Question

19．在做“碰撞中的動量守恒定律”實驗中
（1）需要的測量儀器或工具有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）某次實驗中得出的落點情況如圖所示，假設(shè)碰撞過程中動量守恒，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． 實驗原理
在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動量p=m₁v₁+m₂v₂及碰撞后的動量p′=m₁v₁′+m₂v₂′，看碰撞前后動量是否守恒．
2． 實驗器材
斜槽、小球（兩個）、天平、復(fù)寫紙、白紙等．
3． 實驗步驟
（1）用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球．
（2）按照實驗原理圖甲安裝實驗裝置．調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平．
（3）白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(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都圈在里面．圓心P就是小球落點的平均位置．
（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)實驗10次．用步驟（4）的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N．如實驗原理圖甲所示．
（6）連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(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）整理好實驗器材放回原處．
（8）實驗結(jié)論：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動量守恒．

解答 解：（1）本實驗需要天平稱量物體的質(zhì)量，需要刻度尺測量長度，需要游標(biāo)卡尺測量小球的大小，需要圓規(guī)找物體的平均落點，故選：BCEF．
（2）A、軌道是否光滑對實驗的結(jié)果沒有影響．故A錯誤；
B、要保證碰撞后兩個球做平拋運動，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

點評 實驗注意事項：
（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動，碰撞之后還沿這條直線運動．
（2）利用斜槽進行實驗，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．