Question

19．在做“碰撞中的動(dòng)量守恒定律”實(shí)驗(yàn)中
（1）需要的測(cè)量?jī)x器或工具有BCEF
A、秒表                 B、天平                    C、刻度尺                    D、千分尺                E、游標(biāo)卡尺              F、圓規(guī)
（2）必須要求的條件是BD
A、斜槽軌道盡量光滑以減少誤差
B、斜槽軌道末端的切線必須水平
C、入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同
D、入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下
（3）某次實(shí)驗(yàn)中得出的落點(diǎn)情況如圖所示，假設(shè)碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，則入射小球質(zhì)量m₁和被碰小球質(zhì)量m₂之比為4：1．

Answer 1

分析 1． 實(shí)驗(yàn)原理
在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動(dòng)量p=m₁v₁+m₂v₂及碰撞后的動(dòng)量p′=m₁v₁′+m₂v₂′，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒．
2． 實(shí)驗(yàn)器材
斜槽、小球（兩個(gè)）、天平、復(fù)寫紙、白紙等．
3． 實(shí)驗(yàn)步驟
（1）用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颍?br />（2）按照實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置．調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平．
（3）白紙?jiān)谙�，�?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O．
（4）不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面．圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置．
（5）把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次．用步驟（4）的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N．如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示．
（6）連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度．將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入m₁$\overline{OP}$=m₁$\overline{OM}$+m₂$\overline{ON}$，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．
（7）整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處．
（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)需要天平稱量物體的質(zhì)量，需要刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度，需要游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的大小，需要圓規(guī)找物體的平均落點(diǎn)，故選：BCEF．
（2）A、軌道是否光滑對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果沒(méi)有影響．故A錯(cuò)誤；
B、要保證碰撞后兩個(gè)球做平拋運(yùn)動(dòng)，故斜槽軌道末端的切線必須水平，故B正確；
C、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，故C錯(cuò)誤；
D、為保證碰撞的初速度相同，入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下，故D正確；
故選：BD．
（3）根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有：
m₁$\overline{OP}$=m₁$\overline{OM}$+m₂$\overline{O′N}$
代入數(shù)據(jù)，有：
 m₁×0.255=m₁×0.155+m₂×（0.411-0.11）
解得：m₁：m₂=4：1
故答案為：（1）BCEF；（2）BD；（3）4：1

點(diǎn)評(píng) 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．