Question

10．如圖所示為“驗證動量守恒定律”的實驗裝置．

（1）下列說法中符合本實驗要求的是BC（選填選項前面的字母）．
A．入射球比靶球質量大或者小均可，但二者的直徑必須相同
B．在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放
C．安裝軌道時，軌道末端必須水平
D．需要使用的測量儀器有天平、刻度尺和秒表
（2）實驗中記錄了軌道末端在記錄紙上的豎直投影為O點，經(jīng)多次釋放入射球，在記錄紙上找到了兩球平均落點位置為M、P、N，并測得它們到O點的距離分別為OM、OP和ON．已知入射球的質量為m₁，靶球的質量為m₂，如果測得m₁•$\overline{OM}$+m₂•$\overline{ON}$近似等于m₁$\overline{OP}$，則認為成功驗證了碰撞中的動量守恒．

Answer 1

分析 （1）實驗是要驗證兩個小球碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，同時通過平拋運動將速度的測量轉化為水平射程的測量；為防止小球反彈，還要保證入射球質量要大于被碰球質量；
（2）實驗要驗證兩個小球系統(tǒng)碰撞過程動量守恒，即要驗證m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通過平拋運動將速度的測量轉化為水平射程的測量；

解答 解：（1）A、為了保證入射小球不反彈，則入射小球的質量大于被碰小球的質量；為了發(fā)生對心碰撞，兩球的直徑需相同．故A不符合要求．
B、在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放，保證碰前的速度相同．故B符合要求．
C、為了保證小球做平拋運動，安裝軌道時，軌道末端必須水平．故C符合要求．
D、在該實驗中需要測量小球的質量以及小球的水平位移，需要的測量儀器是天平、刻度尺．故D符合要求．
本題選不符合要求的，故選：A．
（2）放上被碰小球后小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的M點和N點．
碰撞過程中，如果水平方向動量守恒，由動量守恒定律得：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，
小球做平拋運動時拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間t相等，兩邊同時乘以時間t，
m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t
得：m₁$\overline{OP}$=m₁$\overline{OM}$+m₂$\overline{ON}$
因此只需驗證m₁$\overline{OM}$+m₂$\overline{ON}$與m₁$\overline{OP}$相等即可．
故答案為：（1）BC�。�2）m₁$\overline{OP}$

點評 實驗注意事項：（1）前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動．（2）利用斜槽進行實驗，入射球質量要大于被碰球質量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反彈．