Question

14．如圖，某同學利用驗證碰撞中的動量守恒實驗裝置．探究半徑相等的小球1和2的碰撞過程是否動量守恒，用天平測出兩個小球的質(zhì)量分別為m₁和m₂，且m₁＞m₂，按下述步驟進行了實驗：
安裝好實驗裝置，做好測量前的準備，并記下重垂線所指的位置O第一步：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10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．
第二步：把小球2放在斜槽前端邊緣處，讓小球1從A點由靜止?jié)L下；使它們碰撞并落在地面上．重復10次，并使用與第一步同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置．
第三步：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置離O點的距離，即線段OD、OE、OF的長度，分別為L_D、L_E、L_F．
（1）小球m₁與m₂發(fā)生碰撞后，m₁的落點是圖中的D點，m₂的落點是圖中的F 點．
（2）用測得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式m₁L_E=m₁L_D+m₂L_F，則說明兩小球的碰撞過程動量守恒．
（3）實驗中有關(guān)操作和描述正確的是C．
A．用質(zhì)量大的球去碰質(zhì)量較小的球，目的是使被碰球飛行距離更遠，可減小測量誤差
B．調(diào)整斜槽末端水平，目的是使兩球能發(fā)生對心碰撞
C．讓入射球認同一位置釋放，目的是保障每次碰撞前小球的動量都相同
D．碰撞后兩球的動能之和總會小于碰前入射球的動能，是因為斜槽摩擦力做負功造成的．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道實驗中兩小球飛行距離關(guān)系；
（2）根據(jù)動量守恒定律求出需要驗證的表達式，然后根據(jù)表達式分析答題，注意平拋運動特點的應用．
（3）根據(jù)實驗原理進行分析，明確各注意事項的目的．

解答 解：（1）小球m₁與m₂發(fā)生碰撞后，m₁的落點是圖中的D點，m₂的落點是圖中的F點．
（2）由于小球平拋運動的時間相等，小球1不發(fā)生碰撞時落點在E點，則不發(fā)生碰撞時離開斜槽末端的速度為v_E=$\frac{{L}_{E}}{t}$，同理知，落在D點的速度v_D=$\frac{{L}_{D}}{t}$，落在F點的速度v_F=$\frac{{L}_{F}}{t}$，根據(jù)動量守恒知，m₁v_E=m₁v_D+m₂v_F，可知只要驗證m₁L_E=m₁L_D+m₂L_F即可．
（3）A、用質(zhì)量大的球去碰質(zhì)量較小的球，目的是碰撞小球不發(fā)生反彈，故A錯誤．
B、調(diào)整斜槽末端水平，目的是保證小球做平拋運動，故B錯誤．
C、讓入射球從同一位置釋放，目的是保障每次碰撞前小球的動量都相同，故C正確．
D、碰撞后兩球的動能之和總會小于碰前入射球的動能，是因為碰撞的過程中有能量損失，與摩擦力做功無關(guān)．故D錯誤．
故選：C．
故答案為：（1）D，F(xiàn)；（2）m₁L_E=m₁L_D+m₂L_F；（3）C

點評 本題考查了實驗需要測量的量、實驗注意事項、實驗原理、刻度尺讀數(shù)、動量守恒表達式，解題時需要知道實驗原理，根據(jù)動量守恒定律與平拋運動規(guī)律求出實驗要驗證的表達式是正確答題的前提與關(guān)鍵．