Question

5．如圖1為“碰撞中的動量守恒”實(shí)驗(yàn)裝置示意圖
（1）入射小球1與被碰小球2直徑相同，均為d，它們的質(zhì)量相比較，應(yīng)是m₁大于m₂． 
（2）為了保證小球做平拋運(yùn)動，必須調(diào)整斜槽使末端切線水平．

（3）某次實(shí)驗(yàn)中在紙上記錄的痕跡如圖2所示．測得OO′=1.00厘米，O′M=1.80厘米，MP=5.72厘米，PN=3.50厘米，入射球質(zhì)量為100克，被碰小球質(zhì)量是50克，兩球直徑都是1.00厘米，則沒有放被碰球時(shí)，入射球落地點(diǎn)是紙上的P點(diǎn)，水平射程是8.52厘米，被碰小球的水平射程是11.02厘米．
（4）某同學(xué)改用圖3所示裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動量守恒定律．

①碰撞后B球的水平程應(yīng)取為12.02  cm．
②在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量？答：ABD（填選項(xiàng)號）．
A．水平槽上未放B球時(shí)，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
B．A球與B球碰撞后，測量A、B球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
C．測量A球或B球的直徑
D．測量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）
E．測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度．

Answer 1

分析 分析圖示實(shí)驗(yàn)情景，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)分析前2問；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及平拋運(yùn)動的規(guī)律分析兩小球的運(yùn)動過程及落點(diǎn)；
用盡可能小的圓將盡可能多的小球的落點(diǎn)圈住，圓心的位置就可以看成是小球的平均落點(diǎn)；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后確定本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量．

解答 解：（1）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，即：m₁大于m₂．
（2）為了保證小球做平拋運(yùn)動，必須調(diào)整斜槽使末端切下水平．
（3）由圖2所示可知，入射球碰前落地點(diǎn)是紙上的P點(diǎn)，
水平射程是OP=OO′+O′M+MP=1.00+1.80+5.72=8.52cm，
被碰小球的水平射程：O′N=O′M+MP+PN=1.80+5.72+3.50=11.02cm．
（4））①用盡可能小的圓將盡可能多的小球的落點(diǎn)圈住，圓心的位置就可以看成是小球的平均落點(diǎn)；該落點(diǎn)的讀數(shù)為12.02cm．
②小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，小球的運(yùn)動時(shí)間t相等，
如果碰撞過程動量守恒，則：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：
m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，則：m₁OP=m₁OM+m₂O′N，
故實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：m₁OP=m₁OM+m₂O′N，
實(shí)驗(yàn)需要測量：兩小球的質(zhì)量、碰撞前后入射球與被碰球的水平位移，實(shí)驗(yàn)不需要測量球的直徑與球拋出點(diǎn)的高度，故選：ABD．
故答案為：（1）大于；（2）末端切線水平；（3）P；8.52；11.02；（4）12.02；ABD．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、求小球的水平位移、實(shí)驗(yàn)需要測量的量、求實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式，知道實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、應(yīng)用動量守恒定律求出動量守恒的表達(dá)式即可正確解題．