Question

11．某物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)安裝“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．讓質(zhì)量為m₁的小球從斜面上某處自由滾下與靜止在支柱上質(zhì)量為m₂的小球發(fā)生對心碰撞，則：

（1）下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的說法正確的是AC．
A．軌道末端的切線必須是水平的
B．斜槽軌道必須光滑
C．入射球m₁每次必須從同一高度滾下
D．應(yīng)滿足入射球m₁質(zhì)量小于被碰小球m₂
（2）在實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)小球的落點(diǎn)情況，該同學(xué)測量出OP、OM、ON、O'P、O'M、O'N的長度，用以上數(shù)據(jù)合理地寫出驗(yàn)證動(dòng)量守恒的關(guān)系式為m₁•OP=m₁•OM+m₂•O′N．
（3）在實(shí)驗(yàn)中，用20分度的游標(biāo)卡尺測得兩球的直徑相等，讀數(shù)部分如圖2所示，則小球的直徑為11.55mmmm．

Answer 1

分析 （1）驗(yàn)證碰撞過程中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量．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．
（2）應(yīng)用動(dòng)量守恒定律根據(jù)圖示求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后分析答題．；
（3）游標(biāo)卡尺的讀法，先確定分度數(shù)，從而確定精確度，進(jìn)行讀數(shù)；

解答 解：（1）A、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A正確；
B、“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B錯(cuò)誤；
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、為防止碰后m₁被反彈，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m₁＞m₂，故D錯(cuò)誤．
故選：AC．
（2）小球粒子軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相同，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，
兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t，則有：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
m₁•OP=m₁•OM+m₂•O′N，
（3）游標(biāo)卡尺是20分度的卡尺，其精確度為0.05mm，每格的長度為0.95mm，
則圖示讀數(shù)為：22mm-11×0.95mm=11.55mm；
故答案為：（1）AC 
（2）m₁•OP=m₁•OM+m₂•O′N  
（3）11.55mm

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，知道實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律即可正確解題；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