Question

8．在“探究碰撞中的不變量”實驗中，裝置如圖所示，兩個小球的質(zhì)量分別為m_A和m_B．
（1）現(xiàn)有下列器材，為完成本實驗，哪些是必需的？請將這些器材前面的序號填在橫線上．②③④
①秒表②刻度尺③天平④圓規(guī)
（2）實驗前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意末端水平．
（3）實驗中重復(fù)多次讓a球從斜槽上釋放，應(yīng)特別注意小球從同一點由靜止釋放．
（4）如果碰撞中動量守恒，根據(jù)圖中各點間的距離，則下列式子可能成立的有①．
①$\frac{mA}{mB}$=$\frac{ON}{MP}$②$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OM}{MP}$③$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OP}{MN}$④$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OM}{MN}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動量守恒定律的實驗原理分析測量的物理量，從而確定需要的儀器；
（2、3）為了保證小球的初速度水平，實驗前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意末端水平，為了保證小球A每次到達底端的速度相等，則注意小球從同一點由靜止釋放．
（4）實驗要驗證兩個小球系統(tǒng)碰撞過程動量守恒，即要驗證m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通過平拋運動將速度的測量轉(zhuǎn)化為水平射程的測量，結(jié)合動量守恒得出成立的表達式．

解答 解：（1）在該實驗中需要測量小球的質(zhì)量以及小球的水平位移，需要的測量儀器是天平、刻度尺．為了準(zhǔn)確找出落點需要用到圓規(guī)；因為利用了平拋原理，故不需用到秒表；故選：②③④；
（2）為了保證小球的初速度水平，實驗前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意末端水平．
（3）為了保證小球A每次到達底端的速度相等，則注意小球從同一點由靜止釋放．
（4）兩球碰撞后，小球做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，
它們在空中做平拋運動的時間t相等，小球做平拋運動的初速度：${v}_{A}=\frac{OP}{t}$，${v}_{A}′=\frac{OM}{t}$，${v}_{B}′=\frac{ON}{t}$，
由動量守恒定律得：m_Av_A=m_Av_A′+m_Bv_B′，
則${m}_{A}\frac{OP}{t}={m}_{A}\frac{OM}{t}+{m}_{B}\frac{ON}{t}$，
解得$\frac{{m}_{A}}{{m}_{B}}=\frac{ON}{OP-OM}=\frac{ON}{MP}$，故選：①．
故答案為：（1）②③④（2）末端水平；（3）小球從同一點由靜止釋放；（4）①

點評 對于驗證動量守恒定律的實驗，實驗注意事項包括：（1）前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動．（2）利用斜槽進行實驗，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反彈．