Question

4．如圖1為“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

（1）入射小球1與被碰小球2直徑相同，均為d，它們的質(zhì)量相比較，應(yīng)是m₁＞m₂．
（2）為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，必須調(diào)整斜槽使其水平．
（3）某次實(shí)驗(yàn)中在紙上記錄的痕跡如圖2所示．測(cè)得OO′=1.00厘米，O′a=1.80厘米，ab=5.72厘米，bc=3.50厘米，入射球質(zhì)量為100克，被碰小球質(zhì)量是50克，兩球直徑都是1.00厘米，則入射球碰前落地點(diǎn)是紙上的b點(diǎn)，水平射程是8.52厘米，被碰小球的水平射程是11.02厘米．
某同學(xué)改用圖1所示裝置為圖3，記錄數(shù)據(jù)如圖4通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．
（4）碰撞后B球的水平程應(yīng)取為66.0cm．
（5）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？ABD（填選項(xiàng)號(hào)）．
（A）水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
（B）A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
（C）測(cè)量A球或B球的直徑
（D）測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）
（E）測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度．

Answer 1

分析 （1）為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量．
（2）為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，所以必須使斜槽的末端切線水平．
（3）入射球碰前落地點(diǎn)是紙上的b點(diǎn)，水平射程為ob，被碰小球的落點(diǎn)時(shí)c，其水平射程是o′c．
（4）根據(jù)落點(diǎn)中靠近中間的點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)；
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康目梢灾�道�?yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中哪些量要測(cè)量，怎么通過物理規(guī)律測(cè)量．

解答 解：（1）在小球碰撞過程中水平方向動(dòng)量守恒定律故有：m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
在碰撞過程中動(dòng)能守恒故有：$\frac{1}{2}$m₁v₀²=$\frac{1}{2}$m₁v₁²+$\frac{1}{2}$m₂v₂²
解得：v₁=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$v₀
要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m₁-m₂＞0，
（2）要小球做平拋運(yùn)動(dòng)，則斜槽的末端必須水平．
（3）入射球碰前落地點(diǎn)是紙上的b點(diǎn)，水平射程是：ob=OO′+O′a+ab=8.52cm
被碰小球的落點(diǎn)時(shí)c，其水平射程是：o′c=o′a+ab+bc=5.72+3.50=11.02 cm
（4）碰撞后B球的水平射程落點(diǎn)如圖4所示，取所有落點(diǎn)中靠近中間的點(diǎn)讀數(shù)，約為66.0cm
（5）A、水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離，即測(cè)量出碰撞前A球的速度，故A正確；
B、A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離，即測(cè)量出碰撞后A球的速度，故B正確；
C、不需要測(cè)量A球或B球的直徑，故C錯(cuò)誤；
D、測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比），用來表示出球的動(dòng)量；故D正確；
E、不需要測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度，故E錯(cuò)誤．
答案為：（1）＞
（2）其末端切線水平
（3）b；8.52，11.02，
（ 4）66.0；
（5）ABD

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)的原理及要求以及數(shù)據(jù)處理，體會(huì)將速度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)度測(cè)量的巧妙設(shè)計(jì)．