Question

10．某小組用實驗驗證物體間相互作用時動量守恒，如圖，在水平桌面上固定一與桌面等寬的光滑凹槽導(dǎo)軌（導(dǎo)軌截面如圖所示），把兩個質(zhì)量不等的小球A、B置于導(dǎo)軌上，用兩小球夾住一輕彈簧，并使輕彈簧處于壓縮狀態(tài)，同時由靜止釋放兩個小球，小球最后落在鋪有復(fù)寫紙、白紙的水平地面上．試完成下列填空：

（1）本實驗中需要的測量儀器AC．
A．天平   B．秒表   C．毫米刻度尺   D．打點計時器
（2）為使小球水平拋出，實驗前需要使導(dǎo)軌水平，利用現(xiàn)有器材如何判斷導(dǎo)軌是否水平？將小球輕放在導(dǎo)軌上，觀察其是否滾動
（3）小明同學(xué)在某次實驗操作中分別測出A、B兩小球離開導(dǎo)軌水平射程x_A=12.00cm、x_B=18.00cm，若已知A球質(zhì)量m_A=0.03kg，則m_B=0.02kg，即可認(rèn)為驗證到動量守恒．
（4）若只改用勁度系數(shù)更大的輕彈簧重復(fù)上述實驗，則A、B兩小球水平射程x_A與x_B的比值將不變（選填：“變大”、“變小”或“不變”）

Answer 1

分析 根據(jù)題意及給出的實驗裝置可明確實驗原理：燒斷細(xì)線后，兩球離開桌面做平拋運(yùn)動，由于高度相等，則平拋的時間相等，水平位移與初速度成正比，把平拋的時間作為時間單位，小球的水平位移可替代平拋運(yùn)動的初速度．將需要驗證的關(guān)系速度用水平位移替代．即可進(jìn)行分析求解．

解答 解：取小球1的初速度方向為正方向，兩小球質(zhì)量和平拋初速度分別為m₁、m₂，v₁、v₂，平拋運(yùn)動的水平位移分別為s₁、s₂，平拋運(yùn)動的時間為t．
需要驗證的方程：0=m₁v₁-m₂v₂
又v₁=$\frac{{x}_{1}}{t}$，v₂=$\frac{{x}_{2}}{t}$
代入得到：m₁x₁=m₂x₂
故需要測量兩木塊的質(zhì)量m₁和m₂，兩木塊落地點到桌面邊緣的水平距離x₁，x₂
所以需要的器材為刻度尺、天平；
故選AC；
（2）將小球放在桌面邊緣，只要小球能保持靜止，不再滾動，即說明桌面水平；
兩物體的質(zhì)量m₁，m₂和兩木塊落地點分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離x_l、x₂
（3）根據(jù)（1）的公式可知
m₁x₁=m₂x₂
代入數(shù)據(jù)可得：
m_B=0.02kg；
（4）根據(jù)公式m₁x₁=m₂x₂可知，改變彈簧進(jìn)行實驗，得出的水平距離與質(zhì)量成反比；故比值不變；
故答案為：（1）AC；
（2）將小球輕放在導(dǎo)軌上，觀察其是否滾動 
（3）0.02
（4）不變

點評 本題是運(yùn)用等效思維方法，將水平速度變成水平位移進(jìn)行測量，利用了平拋運(yùn)動的規(guī)律；落地時間相等，這樣將不便驗證的方程變成容易驗證．要注意體會本實驗方法．