Question

16．某同學(xué)用如圖所示的裝置探究A、B兩球在碰撞中動(dòng)量是否守恒．該同學(xué)利用平拋運(yùn)動(dòng)測(cè)量?jī)汕蚺鲎睬昂蟮乃俣龋瑘D中PQ是斜槽，QR為水平槽．具體做法是：先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滑下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滑下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡．重復(fù)該操作10次，并畫出實(shí)驗(yàn)中A、B兩小球落點(diǎn)的平均位置．圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，E、F、J是實(shí)驗(yàn)中小球落點(diǎn)的平均位置．
（1）為使兩球碰撞是一維碰撞，所選兩球的直徑關(guān)系為：A球直徑等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）B球直徑．
（2）以下選項(xiàng)中，必須進(jìn)行測(cè)量的是AB
A．水平槽上未放B球時(shí)，A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離$\overline{OF}$
B．A球與B球碰撞后，A、B球落點(diǎn)位置分別到O點(diǎn)的距離$\overline{OE}$、$\overline{OJ}$
C．A球和B球在空中飛行的時(shí)間t
D．測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度h
（3）已知兩小球質(zhì)量m_A和m_B，該同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)A、B兩球在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒．請(qǐng)寫出該同學(xué)判斷動(dòng)量守恒的表達(dá)式m_A$\overline{OF}$=m_A$\overline{OE}$+m_B$\overline{OJ}$（請(qǐng)用題中符號(hào)表示）．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，知道兩小球的直徑相等時(shí)小球發(fā)生正磁；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析，明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)量的物理量；
（3）根據(jù)動(dòng)量守恒可得出對(duì)應(yīng)的動(dòng)量守恒的表達(dá)式．

解答 解：（1）為了讓兩球發(fā)生正磁，方向在同一直線上，兩小球的直徑應(yīng)相等；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，本題根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，所以需要測(cè)量入射球滑下時(shí)平拋的距離和兩球發(fā)生碰撞后各自平拋的距離，由于兩端時(shí)間可以消去，故不需要測(cè)量B球的高度和在空中飛行的時(shí)間，故AB正確，CD錯(cuò)誤．
（3）不放B球時(shí)小球A的水平射程為$\overline{OF}$；而兩球碰后水平射程分別為$\overline{OE}$、$\overline{OJ}$；
根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知：m_Av=m_Av₁+m₂v₂
因時(shí)間相等，則根據(jù)x=vt可知：m_A$\overline{OF}$=m_A$\overline{OE}$+m_B$\overline{OJ}$
故答案為：（1）等于；（2）AB；（3）m_A$\overline{OF}$=m_A$\overline{OE}$+m_B$\overline{OJ}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，要注意掌握根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析速度的方法，從而得出驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的方法．