用半徑相同的小球1和小球2的碰撞驗證動量守恒定律,實驗裝置如圖甲所示,斜槽與水平槽圓滑連接。安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下重錘線所指的位置O。實驗步驟如下:
步驟1:不放小球2,讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下,并落在地面上。重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點圈在里面,其圓心就是小球落點的平均位置;
步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1從A點由靜止?jié)L下,使它們碰撞。重復(fù)多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置;
步驟3:用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離,即線段OM、OP、ON的長度。
(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通過測量
(填選項前的符號),間接地解決這個問題。
A.小球開始釋放高度
B.小球拋出點距地面的高度
C.小球做平拋運動的射程
(2)本實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外,還需要測量的物理量有
。
A.A、B兩點間的高度差h
1B.B點離地面的高度h
2C.小球1和小球2的質(zhì)量m
1、m
2D.小球1和小球2的半徑r
(3)經(jīng)測定,
g,
g,小球落地點的平均位置距
點的距離如圖乙所示。有同學(xué)認為,在上述實驗中僅更換兩個小球的材質(zhì),其它條件不變,可以使被碰小球做平拋運動的射程增大。請你用已知的數(shù)據(jù),分析和計算出被碰小球
平拋運動射程
的最大值為
。
(4)完成上述實驗后,某實驗小組對上述裝置進行了改造,如圖所示。在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接。使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下,重復(fù)實驗步驟1和2的操作,得到兩球落在斜面上的平均落點M′、P′、N′。用刻度尺測量斜面頂點到M′、P′、N′三點的距離分別為l
1、l
2、l
3。則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為
(用所測物理量的字母表示)。