Question

【題目】某同學(xué)用圖1所示的裝置研究兩個小球在斜槽末端發(fā)生碰撞的情況，并用它來驗(yàn)證碰撞中的動量守恒定律，圖中AB是斜槽，BC為水平槽。

（1）實(shí)驗(yàn)中通過僅測量小球做平拋運(yùn)動的______（選填“水平位移”或“豎直位移”），可間接得到小球碰撞前后的速度關(guān)系.

（2）檢驗(yàn)水平槽BC是否調(diào)平的方法是：_______.

（3）實(shí)驗(yàn)裝置中的重錘線起什么作用？__________.

（4）實(shí)驗(yàn)時先使入射球m1從斜槽上某一固定位置S多次由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，從而確定P點(diǎn)的位置，再把被碰球m2放在水平槽末端，讓球m1仍從位置S多次由靜止開始滾下，跟球m2碰撞后，兩球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，從而確定M、N點(diǎn)的位置。

a. 為提高實(shí)驗(yàn)的精度，減小誤差，要求m1__________m2。（選填“>”“<”“＝”）

b. 其中確定P點(diǎn)位置的多次落點(diǎn)痕跡如圖2所示，刻度尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊，則OP＝_________cm。

（5）經(jīng)測定，m1=45.0g，m2=7.5g，M、N距O點(diǎn)的距離如圖3所示，請通過計算說明本次實(shí)驗(yàn)中兩小球碰撞前后的動量是否守恒__________.

（6）牛頓曾設(shè)想，把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點(diǎn)就一次比一次遠(yuǎn)，如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動，成為人造地球衛(wèi)星，如圖，同樣是受地球引力，隨著拋出速度增大，物體會從做平拋運(yùn)動逐漸變?yōu)樽鰣A周運(yùn)動，請分析原因_____________。

Answer 1

【答案】水平位移 將小球輕放在槽口，如果能保持靜止，說明槽口處于水平，如果不能靜止而滾動，說明槽口是傾斜的 記錄水平面上槽口正下方的位置，即測量小球水平位移的起始點(diǎn) > 44.80 見解析.

【解析】

第一空.小球碰后做平拋運(yùn)動，由于落地的高度都相同，則落地的時間相同，則小球落地的水平位移與速度成正比，則實(shí)驗(yàn)中通過僅測量小球做平拋運(yùn)動的水平位移，可間接得到小球碰撞前后的速度關(guān)系.

第二空.檢驗(yàn)水平槽BC是否調(diào)平的方法是：將小球輕放在槽口，如果能保持靜止，說明槽口處于水平，如果不能靜止而滾動，說明槽口是傾斜的.

第三空. 實(shí)驗(yàn)裝置中的重錘線起的作用是：記錄水平面上槽口正下方的位置，即測量小球水平位移的起始點(diǎn)；

第四空. 為提高實(shí)驗(yàn)的精度，防止入射球反彈，要求m1>m2；

第五空.用盡量小的圓把P的落地點(diǎn)圈起來，圓心即為P的平均落點(diǎn)，則OP＝44.80cm。

第六空.碰前動量：m1OP=45.0×44.80gcm=2016.0gcm；碰后總動量：m1OM+m2ON=45.0×35.20+7.5×55.68=2001.6 gcm；即，則在誤差允許的范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)中兩小球碰撞前后的動量守恒；

第七空.物體初速度較小時，運(yùn)動范圍很小，引力可以看作恒力--重力，做平拋運(yùn)動；隨著物體初速度增大，運(yùn)動范圍變大，引力不再看作恒力；當(dāng)物體初速度達(dá)到第一宇宙速度時，做圓周運(yùn)動而成為地球衛(wèi)星。