Question

10．在利用圖甲所示裝置進(jìn)行的“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中

（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量直徑相同的兩小球的直徑，讀數(shù)示意圖如圖乙所示，則小球直徑為2.16cm．
（2）本實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是BCD
A．斜槽軌道必須是光滑的
B．斜槽軌道末端的切線是水平的
C．入射小球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下
D．碰撞的瞬間，入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行
（3）實(shí)驗(yàn)中，各小球的落地點(diǎn)如圖丙所示，這個(gè)實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是（入射球的質(zhì)量為m₁，被碰球的質(zhì)量為m₂）m₁OP=m₁OM+m₂O′N(xiāo)．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺主尺與游標(biāo)尺示數(shù)之和是游標(biāo)卡尺示數(shù)；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)分析答題．
（3）為防止碰撞過(guò)程中入射小球反彈，入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量；
（4）根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式．

解答 解：（1）由圖示游標(biāo)卡尺可知，小球的直徑：d=21mm+6×0.1mm=21.6mm=2.16cm．
（2）A、“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)即可，實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證斜槽軌道末端的切線是水平的，對(duì)斜槽是否光滑沒(méi)有要求，故A錯(cuò)誤，B正確；
C、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，故C正確；
D、要保證碰撞后都做平拋運(yùn)動(dòng)，兩球要發(fā)生正碰，碰撞的瞬間，入射球與被碰球的球心應(yīng)在同一水平高度，兩球心的連線應(yīng)與軌道末端的切線平行，因此兩球半徑應(yīng)該相同，故D正確．故選BCD．
（3）小球粒子軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相同，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t，則m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，m₁OP=m₁OM+m₂O′N(xiāo)；
故答案為：（1）2.16；（2）BCD；（3）m₁OP=m₁OM+m₂O′N(xiāo)．

點(diǎn)評(píng) 在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)：（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(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿這條直線運(yùn)動(dòng)．（2）利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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．