Question

4．用如圖丁所示的裝置做研究“碰撞中的動量守恒”實驗；
（1）除了需要復寫紙、白紙、重錘線、天平、碰撞實驗器、游標卡尺，還需要下列哪些器材CD
A．秒表       B．打點計時器      C．刻度尺      D．圓規(guī)
（2）實驗中兩位同學用游標卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示，測量方法正確的是圖乙．（選填“甲”或“乙”）．測得小球的直徑d如圖（丙）中“游標部分放大圖”所示，則d=1.98cm．
（3）安裝實驗裝置時，將斜槽固定在桌邊，使斜槽末端切線水平，并按要求調整好小支柱的距離和高度．實驗時，測得小球A的質量m_A大于小球B的質量m_B，那么應取m_A球為入射小球，且每次都應該從斜槽軌道上同一位置無初速釋放．
（4）實驗結束后，記錄到入射小球拋出位置在地上的投影點O，及兩小球的平均落地點M、P、N，如圖丁所示，則此實驗所驗證的動量守恒定律表達式可寫成：m_AOP=m_AOM+m_B（ON-d），（用實驗中所測定的量寫出表達式）

Answer 1

分析 用游標卡尺測量小球的直徑，應將小球卡在外爪的刀口上；游標卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標讀數(shù)，不需估讀；
根據(jù)通過實驗的原理確定需要測量的物理量，小球離開軌道后做平拋運動，它們在空中的運動時間相同，水平位移與出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根據(jù)動量守恒定律求出需要驗證的表達式．

解答 解：（1）因為“驗證動量守恒定律”實驗原理是${{m}_{1}^{\;}v}_{0}^{\;}$=${{m}_{1}^{\;}v}_{1}^{\;}{{+m}_{2}^{\;}v}_{2}^{\;}$，可推出平均動量守恒定律${{m}_{1}^{\;}x}_{0}^{\;}$=${{m}_{1}^{\;}x}_{1}^{\;}$${{+m}_{2}^{\;}x}_{2}^{\;}$，故通過測量出小球的水平位移來代替小球速度，為了確定準確落點，還需要用到圓規(guī)；故本實驗需要的器材有刻度尺、圓規(guī)，故選CD；
（2）用游標卡尺測量小球的直徑，應將小球卡在外爪的刀口上，故正確的做法是：乙．游標卡尺的主尺讀數(shù)為19mm，游標讀數(shù)為0.1×8mm=0.8mm，則最終讀數(shù)為19.8mm=1.98cm；
（3）兩球碰撞時要發(fā)生對心碰撞，兩球的直徑應相等，為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量；要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下；
（4）兩球離開軌道后做平拋運動，它們在控制的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則：M_Av₀=M_Av₁+M_Bv₂，兩邊同時乘以t得：
M_Av₀t=M_Av₁t+M_Bv₂t，
則：M_AOP=M_AOM+M_B（ON-d），
故答案為：（1）CD；（2）乙，1.98；（3）A；同一位置無初速；（4）M_AOP=M_AOM+M_B（ON-d），

點評 本題考查動量守恒的驗證，要掌握兩球平拋的水平射程和水平速度之間的關系，是解決本題的關鍵，注意理解動量守恒定律的條件．同時注意B球的水平位移應用oN減去球的直徑d．