Question

10．某同學(xué)用如圖甲裝置做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)．先將1球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的2球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓1球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下和2球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．已知1球的質(zhì)量大于2球的質(zhì)量．
（1）本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有BD．
A．斜槽軌道末端到水平地面的高度h
B.1球、2球的質(zhì)量m₁、m₂
C.1球、2球離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時(shí)間t
D．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC
E.1球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h'
（2）為測定未放被碰小球時(shí)，1球落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的零刻線跟記錄紙上的O點(diǎn)對齊，圖乙給出了1球落點(diǎn)的情況，由圖乙可得OB距離應(yīng)為45.90cm．
（3）由實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，如果滿足等式m₁•OB=m₁•OA+m₂•OC，那么我們認(rèn)為在碰撞前后系統(tǒng)的mv是不變的．
（4）本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)必須要求的條件是BCD
A．斜槽軌道必須是光滑的
B．斜槽軌道末端點(diǎn)的切線是水平的
C．入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放
D．入射球與被碰球滿足m_a＞m_b，r_a=r_b．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后根據(jù)表達(dá)式分析答題．
（2）以最小圓將各點(diǎn)圈起來，圓心的位置為落點(diǎn)位置；根據(jù)刻度尺的讀數(shù)方法可得出對應(yīng)的讀數(shù)；
（3）由（1）得出的結(jié)論即可明確應(yīng)驗(yàn)證的表達(dá)式；
（4）明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的事項(xiàng)，注意在做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，所以要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平．

解答 解：（1）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，如果碰撞過程動(dòng)量守恒，則有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，則m_aOB=m_aOA+m_bOC，
因此A實(shí)驗(yàn)需要測量：兩球的質(zhì)量，兩球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，故選BD．
（2）用圓軌將各點(diǎn)圈起，圓心的位置為其平均落點(diǎn)，由圖乙可得OB距離應(yīng)為45.90cm．
（3）由（1）可知，對應(yīng)的表達(dá)式為：
m_aOB=m_aOA+m_bOC，
（4）A、“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，是通過平拋運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，對斜槽是否光滑沒有要求，故A錯(cuò)誤；
B、要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則軌道的末端必須水平，故B正確；
C、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；
D、為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰后不反彈，要求m_a＞m_b，r_a=r_b，故D正確．
故選：BCD．
故答案為：（1）BD；（2）45.90；（3）m₁•OB=m₁•OA+m₂•OC　　　 （4）BCD．

點(diǎn)評 本題綜合考查了動(dòng)量守恒定律和平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，綜合性較強(qiáng)，要掌握根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)列動(dòng)量守恒的方法，知道本實(shí)驗(yàn)中利用水平射程代替碰撞前后的速度．