Question

2．某同學(xué)用如圖甲所示的裝置來驗證動量守恒定律，該裝置由水平長木板及固定在木板一端的硬幣發(fā)射器組成，硬幣發(fā)射器包括支架、彈片即彈片釋放裝置．釋放彈片可將硬幣以某一初速度彈出．已知一元硬幣和五角硬幣與長木板間動摩擦因數(shù)相同．主要實(shí)驗步驟如下：
①將一元硬幣置于發(fā)射槽口，釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，硬幣沿著長木板中心線運(yùn)動，在長木板中心線的適當(dāng)位置取一點(diǎn)O，測出硬幣停止滑動時硬幣右側(cè)到O點(diǎn)的距離．再從同一位置釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，重復(fù)多次，取該距離的平均值記為x₁，如圖乙所示；
②將五角硬幣放在長木板上，使其左側(cè)位于O點(diǎn)，并使其直徑與中心線重合．按步驟①從同一位置釋放彈片，重新彈射一元硬幣，使兩硬幣對心正碰，重復(fù)多次，分別測出兩硬幣碰后停止滑行時距O點(diǎn)距離的平均值x₂和x₃，如圖丙所示．

（1）為完成該實(shí)驗，除長木板，硬幣發(fā)射器，一元或五角硬幣，刻度尺外，還需要的器材有天平；
（2）實(shí)驗中還需要測量的物理量有一枚一元硬幣質(zhì)量m₁；一枚五角硬幣質(zhì)量m₂，驗證動量守恒定律的表達(dá)式為${m_1}\sqrt{x_1}={m_1}\sqrt{x_2}+{m_2}\sqrt{x_3}$（用測量物理量對應(yīng)的字母表示）．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗原理，根據(jù)驗證動量守恒定律的實(shí)驗方法明確應(yīng)測量的物理量，從而確定應(yīng)選用的儀器；
（2）根據(jù)動量守恒定律進(jìn)行分析，明確各對應(yīng)的物理量的測量方法，同時根據(jù)動量守恒定律列式即可得出對應(yīng)的表達(dá)式．

解答 解：（1）在驗證動量守恒定律時需要測量速度和質(zhì)量，由題意可知，初速度可以利用位移求解，而質(zhì)量需要用到天平進(jìn)行測量；
（2）為了得出動量守恒定律的表達(dá)式應(yīng)測量質(zhì)量，故應(yīng)分別測出一枚一元硬幣質(zhì)量m₁；一枚五角硬幣質(zhì)量m₂；
硬幣在桌面上均做加速度相同的勻減速運(yùn)動，根據(jù)速度和位移關(guān)系可知：v²=2ax；
a=μg
則有：v=$\sqrt{2μgx}$
由動量守恒定律可知：m₁v₁=m₁v₁’+m₂v₂
聯(lián)立則有：只需驗證${m_1}\sqrt{x_1}={m_1}\sqrt{x_2}+{m_2}\sqrt{x_3}$即可明確動量是否守恒．
故答案為：（1）天平；（2）一枚一元硬幣質(zhì)量m₁；一枚五角硬幣質(zhì)量m₂；${m_1}\sqrt{x_1}={m_1}\sqrt{x_2}+{m_2}\sqrt{x_3}$

點(diǎn)評 本題考查驗證動量守恒定律的實(shí)驗，關(guān)鍵在于明確實(shí)驗原理，知道實(shí)驗中碰撞前后的速度如何測量，從而知道實(shí)驗中應(yīng)采用的工具以及對應(yīng)的應(yīng)測量的物理量．