Question

14．如圖所示是驗證動量守恒定律的實驗裝置，實驗中使用半徑相等的鋼質(zhì)小球1和2，且小球1的質(zhì)量大于小球2的質(zhì)量．
（1）實驗的幾個操作步驟如下（請?zhí)羁眨��?br />①安裝好實驗裝置，調(diào)節(jié)斜槽使其末端出口處在水平方向方向上，并記下重垂線所指的位置O．
②不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止?jié)L下，并落在地面上．重復多次，用盡可能小的圓把小球的所有落點都圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置．
③把小球2放在斜槽前端邊緣處的B點，讓小球1從A點由靜止?jié)L下，使它們碰撞．重復多次，并使用與第一步同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置．
④用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度．
（2）在上述實驗中，
①P點是第2步中小球1的落點的平均位置；N點是實驗中第3步中小球2落點的平均位置．
②如果小球1和2的質(zhì)量分別為m₁和m₂，請寫出本實驗要驗證的表達式m₁•$\overline{OP}$=m₁•$\overline{OM}$+m₂•$\overline{ON}$，．
③三個落地點距O點的距離OM、OP、ON與實驗所用的小球質(zhì)量是否有關？有關．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，根據(jù)實驗原理得出實驗中各步驟的注意事項及操作過程；
（2））①小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度減小，都做平拋運動，由平拋運動規(guī)律不難判斷出；②通過平拋運動的知識，先根據(jù)高度求時間，再根據(jù)水平位移求出三個速度；③兩球碰撞過程動量守恒，球的質(zhì)量影響碰撞后的速度，但不會影響碰撞前的速度，因而可以判斷到底哪段水平分位移與質(zhì)量有關．

解答 解（1）①在安裝儀器時，使保證斜槽末端保持水平，并記下重垂線的位置；
（2）①小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度減小，都做平拋運動，所以碰撞后1球的落地點是在后面，是M點，球2的落地點在最前面，是N點；而小球1與2沒有碰撞前，落地位置在碰后1的落點前面，2的后面，因此P點是碰前1的落點位置．
②小球做平拋運動，拋出點的高度決定小球在空中的運動時間，
由于小球拋出點的高度相同，則它們的運動時間相等，設為t，
小球的初速度：v₁₀=$\frac{OP}{t}$，v₁=$\frac{OM}{t}$，v₂=$\frac{ON}{t}$，小球2碰撞前靜止，則v₂₀=0，
如果m₁•v₁₀=m₁•v₁+m₂•v₂，即m₁•v₁₀=m₁•v₁+m₂•v₂，m₁•$\frac{OP}{t}$=m₁•$\frac{OM}{t}$+m₂•$\frac{ON}{t}$，
m₁•$\overline{OP}$=m₁•$\overline{OM}$+m₂•$\overline{ON}$，則碰撞過程中動量守恒．
③平拋運動高度決定時間，水平射程由初速度和時間共同決定，因而OP與小球的質(zhì)量無關，但由于兩球碰撞過程動量守恒，根據(jù)動量守恒定律平拋的初速度與小球的質(zhì)量有關，因而OM和ON與小球的質(zhì)量有關；
故答案為：（1）斜槽；水平方向；重垂線；（2）①第2步中小球1的落點；實驗中第3步中小球2落點；②m₁•$\overline{OP}$=m₁•$\overline{OM}$+m₂•$\overline{ON}$；③有關．

點評 本題考查了驗證動量守恒定律實驗、多用電表的讀數(shù)、伏安法測電阻電流表外接法的選用條件及誤差分析，是一道綜合實驗題，是�？紗栴}，一定要掌握．熟練掌握基礎知識、熟悉相關實驗，即可正確解題．