Question

4．某同學用圖（甲）所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律．圖（甲）中PQ是斜槽，QR為水平槽．入射小球A質量 為m₁，被碰小球B質量為m₂．實驗時先使A球 從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平面地面的記錄紙上．留下痕跡，重復上述操作10次，得到10個落點痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G 由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復這種操作10次．圖（甲）中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點．B球落點痕跡如圖（乙）所示，其中米尺水平放置且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊．
（1）A、B兩球的質量m₁和m₂的關系應是m₁＞m₂．
（2）為保證小球做平拋運動，必須調整斜槽軌道，使斜槽底部水平．
（3）碰撞后B球的水平射程應取為65.5cm．
（4）在以下列選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？答：BEFG（填選項號）．
A．測量A球或B球的直徑
B．測量A球和B球的質量
C．測量G點相對于水平槽面的高度
D．測量A球和B球下落的時間
E．水平槽上不放B球時，測量A球落點位置到O點的距離
F．A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離
G．A球與B球碰撞后，測量B球落點位置到O點的距離
（5）最后驗證動量守恒要看m₁$\overrightarrow{OP}$與m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$ 是否相等．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道實驗中應注意的事項，回答（1）、（2）兩小題；
（2）由圖乙所示刻度尺確定其分度值，然后讀出刻度尺的示數(shù)．
（3）根據實驗原理和實驗目的可以知道驗證動量守恒定律實驗中哪些量要測量，怎么通過物理規(guī)律測量．
（4）根據動量守恒定律及圖示實驗數(shù)據，寫出需要驗證的表達式．

解答 解：（1）為了讓前面的小球飛的更遠，應讓重球去撞擊輕球；
故m₁＞m₂
（2）為了保證小球做平拋運動，末端必須水平；
（3）由圖乙所示可知，刻度尺的分度值為1mm，對球落點的平均位置讀數(shù)，為65.5cm．
（4）小球離開軌道后做平拋運動，小球下落的高度相同，在空中的運動時間t相同，由x=vt可知，小球的水平位移與小球的初速度v成正比，可以用小球的水平位移代小球的初速度，如果小球動量守恒，滿足關系式：m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，故有m_Av₀t=m_Av₁t+m_Bv₂t，即m_AOP=m_AL₁+m_BL₂；由此可知：
A、只要測量A球與B球的直徑相等即可，不需要測出它們的直徑大小，故A錯誤；
B、驗證動量守恒需要測量A球和B球的質量（或兩球質量之比），故B正確；
C、不需要測量G點相對于水平槽面的高度，故C錯誤；
D、實驗中不需要測量拋出點的高度；故D錯誤；
E、水平槽上未放B球時，需要測量A球落點位置到O點的距離OP，故E正確；
F、A球與B球碰撞后，需要測量A球落點位置到O點的距離以及B落點與O點的距離；故FG正確；
故選：BEFG；
（5）由（4）知，實驗需要驗證的關系式是：m₁$\overrightarrow{OP}$=m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$；故應驗證m₁$\overrightarrow{OP}$、m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$是否相等．
故答案為：（1）＞；   （2）水平；   （3）65.5
�。�4）B、E、F、G    （5）m₁$\overrightarrow{OP}$、m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$

點評 本題考查了刻度尺的讀數(shù)、實驗需要測量的量、實驗數(shù)據處理等問題，知道實驗的實驗原理是正確解題的關鍵，分析圖示情景即可正確解題．