Question

4．用如圖丁所示的裝置做研究“碰撞中的動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)；
（1）除了需要復(fù)寫紙、白紙、重錘線、天平、碰撞實(shí)驗(yàn)器、游標(biāo)卡尺，還需要下列哪些器材CD
A．秒表       B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器      C．刻度尺      D．圓規(guī)
（2）實(shí)驗(yàn)中兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖甲、乙所示，測(cè)量方法正確的是圖乙．（選填“甲”或“乙”）．測(cè)得小球的直徑d如圖（丙）中“游標(biāo)部分放大圖”所示，則d=1.98cm．
（3）安裝實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，將斜槽固定在桌邊，使斜槽末端切線水平，并按要求調(diào)整好小支柱的距離和高度．實(shí)驗(yàn)時(shí)，測(cè)得小球A的質(zhì)量m_A大于小球B的質(zhì)量m_B，那么應(yīng)取m_A球?yàn)槿肷湫∏�，且每次都�?yīng)該從斜槽軌道上同一位置無(wú)初速釋放．
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，記錄到入射小球拋出位置在地上的投影點(diǎn)O，及兩小球的平均落地點(diǎn)M、P、N，如圖丁所示，則此實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證的動(dòng)量守恒定律表達(dá)式可寫成：m_AOP=m_AOM+m_B（ON-d），（用實(shí)驗(yàn)中所測(cè)定的量寫出表達(dá)式）

Answer 1

分析 用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑，應(yīng)將小球卡在外爪的刀口上；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)等于主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀；
根據(jù)通過實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量，小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，水平位移與出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式．

解答 解：（1）因?yàn)椤膀?yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)原理是${{m}_{1}^{\;}v}_{0}^{\;}$=${{m}_{1}^{\;}v}_{1}^{\;}{{+m}_{2}^{\;}v}_{2}^{\;}$，可推出平均動(dòng)量守恒定律${{m}_{1}^{\;}x}_{0}^{\;}$=${{m}_{1}^{\;}x}_{1}^{\;}$${{+m}_{2}^{\;}x}_{2}^{\;}$，故通過測(cè)量出小球的水平位移來代替小球速度，為了確定準(zhǔn)確落點(diǎn)，還需要用到圓規(guī)；故本實(shí)驗(yàn)需要的器材有刻度尺、圓規(guī)，故選CD；
（2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑，應(yīng)將小球卡在外爪的刀口上，故正確的做法是：乙．游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為19mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.1×8mm=0.8mm，則最終讀數(shù)為19.8mm=1.98cm；
（3）兩球碰撞時(shí)要發(fā)生對(duì)心碰撞，兩球的直徑應(yīng)相等，為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量；要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平，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；
（4）兩球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們?cè)诳刂频倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，如果碰撞過程動(dòng)量守恒，則：M_Av₀=M_Av₁+M_Bv₂，兩邊同時(shí)乘以t得：
M_Av₀t=M_Av₁t+M_Bv₂t，
則：M_AOP=M_AOM+M_B（ON-d），
故答案為：（1）CD；（2）乙，1.98；（3）A；同一位置無(wú)初速；（4）M_AOP=M_AOM+M_B（ON-d），

點(diǎn)評(píng) 本題考查動(dòng)量守恒的驗(yàn)證，要掌握兩球平拋的水平射程和水平速度之間的關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵，注意理解動(dòng)量守恒定律的條件．同時(shí)注意B球的水平位移應(yīng)用oN減去球的直徑d．