Question

【題目】如圖所示，用碰撞實(shí)驗(yàn)器可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚�(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系：先安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在水平面上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙，在白紙上記錄下重垂線所指的位置O。接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在水平面上。重復(fù)多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置P點(diǎn)；

步驟2：把小球2放在斜槽末端B點(diǎn)，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下，使它們碰撞。重復(fù)多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置M、N點(diǎn)；

步驟3：用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置M、P、N到O點(diǎn)的距離，即OM、OP、ON的長(zhǎng)度。

（1）對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)操作，下列說法正確的是______。

A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下

B.斜槽軌道必須光滑

C.小球1的質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量

（2）上述實(shí)驗(yàn)除需測(cè)量OM、OP、ON的長(zhǎng)度外，還需要測(cè)量的物理量有______。

A.B點(diǎn)距地面的高度h

B.小球1和小球2的質(zhì)量、

C.小球1和小球2的半徑r

（3）當(dāng)所測(cè)物理量滿足表達(dá)式_______用實(shí)驗(yàn)所測(cè)物理量的字母表示時(shí)，即說明兩球碰撞遵守動(dòng)量守恒定律。如果還滿足表達(dá)式_____用實(shí)驗(yàn)所測(cè)量物理量的字母表示時(shí)，即說明兩球碰撞時(shí)無(wú)機(jī)械能損失。

Answer 1

【答案】AC B m1OP=m1OM+m2ON m1OP2=m1OM2+m2ON2

【解析】

（1）[1]．因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，根據(jù)x=vt，所以用水平射程可以代替速度，則需測(cè)量小球平拋運(yùn)動(dòng)的射程間接測(cè)量速度．故應(yīng)保證斜槽末端水平，小球每次都從軌道上同一點(diǎn)滑下，但是軌道不一定光滑；同時(shí)為了小球2能飛的更遠(yuǎn)，防止1反彈，球1的質(zhì)量應(yīng)大于球2的質(zhì)量；故AC正確，B錯(cuò)誤；故選AC.

（2）[2]．根據(jù)動(dòng)量守恒得，m1OP=m1OM+m2ON，所以除了測(cè)量線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度外，還需要測(cè)量的物理量是小球1和小球2的質(zhì)量m1、m2．故選B．

（3）[3]．因?yàn)槠綊佭\(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，則水平位移可以代表速度，OP是A球不與B球碰撞平拋運(yùn)動(dòng)的位移，該位移可以代表A球碰撞前的速度，OM是A球碰撞后平拋運(yùn)動(dòng)的位移，該位移可以代表碰撞后A球的速度，ON是碰撞后B球的水平位移，該位移可以代表碰撞后B球的速度，要驗(yàn)證的關(guān)系是：

m1v0=m1v1+m2v2

將速度換成位移，則所測(cè)物理量滿足表達(dá)式為：

m1OP=m1OM+m2ON

由功能關(guān)系可知，只要

成立則機(jī)械能守恒，故若

m1OP2=m1OM2+m2ON2

說明碰撞過程中機(jī)械能守恒．