Question

【題目】關(guān)于“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn),請完成下列的三個(gè)問題:

（1）如圖所示,在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí),實(shí)驗(yàn)必須要求滿足的條件是（_______）

A.斜槽軌道必須是光滑的

B.斜槽軌道末端的切線是水平的

C.入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下

D.若入射小球質(zhì)量為m1,被碰小球質(zhì)量為m2,則

（2）利用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,即研究兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系.圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影.實(shí)驗(yàn)時(shí),先讓入射球m1多次從斜軌上的S位置靜止釋放,找到其平均落地點(diǎn)的位置P,測量出平拋的射程OP.然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射小球m1從斜軌上的S位置由靜止釋放,與小球m2相碰,并且多次重復(fù).接下來要完成的必要步驟是（_______）(填選項(xiàng)前的符號)

A.用天平測量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2

B.測量小球m1開始釋放高度h

C.測量拋出點(diǎn)距地面的高度H

D.分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N；測量平拋射程OM、ON

（3）若兩個(gè)小球相碰前后的動(dòng)量守恒,其表達(dá)式可以表示為_____.[利用2中所測量的物理量表示]；若碰撞是彈性的碰撞,那么還應(yīng)該滿足的表達(dá)式應(yīng)該為________.[利用2中所測量的物理量表示].

Answer 1

【答案】BCD AD .

【解析】

本實(shí)驗(yàn)將驗(yàn)證動(dòng)量守恒和平拋運(yùn)動(dòng)結(jié)合起來，要注意實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)，再根據(jù)相關(guān)公式仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)過程．

（1）[1] 本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，要求小球從斜槽同一高度靜止?jié)L下，并且斜槽末端必須是水平的，這樣才能保證小球出斜槽時(shí)速度大小相等，方向是水平的，由于是同一斜槽，下滑時(shí)摩擦阻力是相同的，所以不必要求斜槽必須是光滑的，A錯(cuò)誤，BC正確；入射小球質(zhì)量為m1，被碰小球質(zhì)量為m2，只有當(dāng)時(shí)，m2才能被碰出，否則，m1有可能碰撞以后彈回，就不符合實(shí)驗(yàn)要求，所以，D正確．

（2）[2] 根據(jù)動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式 ，需要測量兩個(gè)小球的質(zhì)量，本實(shí)驗(yàn)小球碰撞后，兩個(gè)小球分別做平拋運(yùn)動(dòng)，由于平拋下落的高度相同，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，根據(jù)可知，小球下落的時(shí)間t相等，在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，位移，所以需要測量平拋射程OM、ON，才能計(jì)算出兩個(gè)小球平拋的初速度，故選AD．

（3）[3] 小球飛出后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)公式、可得：

根據(jù)動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)可得：

簡化得：

．

[4] 若小球的碰撞是彈性碰撞，則機(jī)械能守恒，有：

代入數(shù)據(jù)簡化得：