Question

12．如圖1所示為“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．
（1）入射小球a與被碰小球b直徑相同，均為d，它們的質(zhì)量相比較，應(yīng)是m_a大于m_b（填“大于”“小于”或“等于”）．
（2）為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，如何調(diào)整斜槽：使斜槽末端切線水平．
（3）某同學(xué)用圖1所示裝置來(lái)研究碰撞過(guò)程，第一次單獨(dú)讓小球a從斜槽某處由靜止開(kāi)始滾下，落地點(diǎn)為P，第二次讓小球a從同一位置釋放后與靜止在斜槽末端的小球b發(fā)生碰撞，a、b球的落地點(diǎn)分別是M、N，各點(diǎn)與O的距離如圖2；該同學(xué)改變小球a的釋放位置重復(fù)上述操作，由于某種原因他只測(cè)得了a球的落地點(diǎn)P′、M′到O的距離分別是22.0cm、10.0cm．b球的落地點(diǎn)N′到O的距離為48.0cm．

Answer 1

分析 （1、2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及原理可明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)滿足的條件；并要求末端應(yīng)水平；
（3）根據(jù)根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后根據(jù)表達(dá)式分析答題．

解答 解：（1）為防止碰撞過(guò)程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量m_a大于m_b，即m_a＞m_b．為保證兩個(gè)小球的碰撞是對(duì)心碰撞，兩個(gè)小球的半徑要相等；
（2）小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，在安裝實(shí)驗(yàn)器材時(shí)斜槽的末端應(yīng)保持水平，才能使小球做平拋運(yùn)動(dòng)．
（3）小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，如果碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，則有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，
則有：m_aOM=m_aOP+m_bON；
根據(jù)圖2及題意可知，OP減小了25.5-22.0=3.5cm；
OM減小了15.5-10=5.5cm；
根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，ON應(yīng)增加8cm；故ON的長(zhǎng)度為48.0cm；
故答案為：（1）大于（2）使斜槽末端切線水平     （3）48.0 cm

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)原理動(dòng)量守恒表達(dá)式，解題時(shí)需要知道實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)動(dòng)量守恒定律與平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是正確答題的前提與關(guān)鍵．