Question

在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖1

（1）需要的測(cè)量?jī)x器或工具有

BCDF

A．秒表      B．天平          C．刻度尺
D．重錘線    E．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器    F．圓規(guī)
（2）必須要求的條件是

ABD

A．兩小球碰撞時(shí)，球心必須在同一高度上
B．斜槽軌道末端的切線必須水平
C．入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同
D．入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下
（3）某次實(shí)驗(yàn)中得出的落點(diǎn)情況如下圖2所示，假設(shè)碰撞過程中動(dòng)量守恒，則入射小球質(zhì)量m₁和被碰小球質(zhì)量m₂之比為

19：5

．
（4）在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中，對(duì)產(chǎn)生誤差的主要原因表述正確的是

AD

A．碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后兩小球的速度方向不是在同一直線上
B．傾斜部分軌道對(duì)入射小球的摩擦力作用
C．沒有測(cè)量高度，算出具體的平拋時(shí)間
D．測(cè)量長(zhǎng)度的誤差．

Answer 1

分析：1． 實(shí)驗(yàn)原理
在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動(dòng)量p=m₁v₁+m₂v₂及碰撞后的動(dòng)量p′=m₁v₁′+m₂v₂′，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒．
2． 實(shí)驗(yàn)器材
斜槽、小球（兩個(gè)）、天平、復(fù)寫紙、白紙等．
3． 實(shí)驗(yàn)步驟
（1）用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颍?br />（2）按照實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置．調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平．
（3）白紙?jiān)谙拢瑥?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O．
（4）不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面．圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置．
（5）把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次．用步驟（4）的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N．如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示．
（6）連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度．將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m₁

.

OP

=m₁

.

OM

+m₂

.

ON

，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．
（7）整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處．
（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒．

解答：解：（1）本實(shí)驗(yàn)需要天平稱量物體的質(zhì)量，需要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，需要中垂線調(diào)節(jié)軌道末端水平，需要圓規(guī)找物體的平均落點(diǎn)，故選：BCDF．
（2）A、要保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，故A正確；
B、要保證碰撞后兩個(gè)球做平拋運(yùn)動(dòng)，故斜槽軌道末端的切線必須水平，故B正確；
C、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，故C錯(cuò)誤；
D、為保證碰撞的初速度相同，入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下，故D正確；
故選：ABD．
（3）根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有：
m₁

.

OP

=m₁

.

OM

+m₂

.

ON

代入數(shù)據(jù)，有：
mm₁×0.2550=m₁×0.1550+m₂×0.3800
解得：m₁：m₂=19：5
（4）A、要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)；若碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后兩小球的速度方向不是在同一直線上會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，故A正確；
B、傾斜部分軌道對(duì)入射小球的摩擦力作用，但只要入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下，即可保證碰撞的初速度相同，故B錯(cuò)誤；
C、小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間由高度差決定，由于高度差一定，故平拋的時(shí)間都相同，故水平射程與平拋的初速度成正比，故不需要測(cè)量高度差，只要滿足：m₁

.

OP

=m₁

.

OM

+m₂

.

ON

，就一定有m₁v₁+m₂v₂=m₁v₁′+m₂v₂′，故C錯(cuò)誤；
D、測(cè)量長(zhǎng)度的誤差對(duì)最終動(dòng)量是否守恒的驗(yàn)證會(huì)有影響，故D正確；
故選：AD．
故答案為：（1）BCDF；（2）ABD；（3）19：5；（4）AD．

點(diǎn)評(píng)：實(shí)驗(yàn)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．