Question

13．某同學用甲圖裝置做驗證動量守恒定律的實驗．先將A球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把同樣大小的B球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓A球仍從原固定點由靜止開始滾下，和B球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次．從左向右依次是MPN點
（1）實驗記錄如圖所示，則A球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的OP，B球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的ON．（兩空均選填“OM”、“OP”或“ON”）
（2）小球A下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結果不會產生誤差（選填“會”或“不會”）．
（3）若入射小球A質量為m₁，半徑為r₁；被碰小球B質量為m₂半徑為r₂，則正確的是C
A．m₁＞m₂，r₁＞r₂               B．m₁＞m₂，r₁＜r₂
C．m₁＞m₂，r₁=r₂                D．m₁＜m₂，r₁=r₂
（4）為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是CD（填下列對應的字母）．
A．直尺   B．游標卡尺      C．天平        D．秒表
（5）按照本實驗方法，驗證動量守恒的驗證式是m₁OP=m₁OM+m₂ON，．

Answer 1

分析 明確實驗原理，知道要驗證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運動，速度可以用水平位移代替； 從而明確實驗要求和實驗中應注意的事項；
兩球都做平拋運動，由平拋運動規(guī)律不難判斷出各自做平拋運動的落地點，根據平拋運動的特點求出碰撞前后兩個小球的速度，根據動量的公式列出表達式，代入數據看碰撞前后的動量是否相等．

解答 解：（1）撞后兩小球做平拋運動，高度相同，所以運動時間相同，如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實驗結果有影響；
A小球和B小球相撞后，B小球的速度增大，A小球的速度減小，所以碰撞后A球的落地點距離O點最近，B小球離O點最遠，中間一個點是未放B球時A的落地點，所以相碰后，小球A、B的平均落點位置依次是圖中P、N點；
（2）只要小球每次到達末端的速度相等，則就不會產生誤差；故要只每次讓小球從同一點滑下即可，摩擦力不會帶來誤差；
（3）兩球要發(fā)生對心碰撞，故兩球的半徑應相同； 同時為了防止A球反彈，A球的質量要大于B球；
故選C；
（4）小球離開軌道后做平拋運動，由于小球做平拋運動時拋出點的高度h相同，則它們在空中的運動時間t相等，驗證碰撞中的動量守恒，需要驗證：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，則：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t，得m₁x₁=m₁x₁′+m₂x₂，由圖所示可知，需要驗證：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
因此實驗需要測量的量有：①入射小球的質量，②被碰小球的質量，③入射小球碰前平拋的水平位移，④入射小球碰后平拋的水平位移，⑤被碰小球碰后平拋的水平位移，測量水平位移需要用直尺，測質量需要天平，因此需要的實驗器材是AC．
（5）根據（4）公式可知，我們需要驗證的物理公式為：
m₁OP=m₁OM+m₂ON，
故答案為：（1）P；N； （2）不會； （3）C； （4）AC；（5）m₁OP=m₁OM+m₂ON，

點評 對于驗證動量守恒定律的實驗，要學會在相同高度下，水平射程來間接測出速度的方法，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．