Question

8．在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，裝置如圖所示，兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m_A和m_B．
（1）現(xiàn)有下列器材，為完成本實(shí)驗(yàn)，哪些是必需的？請(qǐng)將這些器材前面的序號(hào)填在橫線上．②③④
①秒表②刻度尺③天平④圓規(guī)
（2）實(shí)驗(yàn)前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意末端水平．
（3）實(shí)驗(yàn)中重復(fù)多次讓a球從斜槽上釋放，應(yīng)特別注意小球從同一點(diǎn)由靜止釋放．
（4）如果碰撞中動(dòng)量守恒，根據(jù)圖中各點(diǎn)間的距離，則下列式子可能成立的有①．
①$\frac{mA}{mB}$=$\frac{ON}{MP}$②$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OM}{MP}$③$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OP}{MN}$④$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OM}{MN}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理分析測(cè)量的物理量，從而確定需要的儀器；
（2、3）為了保證小球的初速度水平，實(shí)驗(yàn)前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意末端水平，為了保證小球A每次到達(dá)底端的速度相等，則注意小球從同一點(diǎn)由靜止釋放．
（4）實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證兩個(gè)小球系統(tǒng)碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，即要驗(yàn)證m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)將速度的測(cè)量轉(zhuǎn)化為水平射程的測(cè)量，結(jié)合動(dòng)量守恒得出成立的表達(dá)式．

解答 解：（1）在該實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量小球的質(zhì)量以及小球的水平位移，需要的測(cè)量?jī)x器是天平、刻度尺．為了準(zhǔn)確找出落點(diǎn)需要用到圓規(guī)；因?yàn)槔�用了平拋原理，故不需用到秒表；故選：②③④；
（2）為了保證小球的初速度水平，實(shí)驗(yàn)前，軌道的調(diào)節(jié)應(yīng)注意末端水平．
（3）為了保證小球A每次到達(dá)底端的速度相等，則注意小球從同一點(diǎn)由靜止釋放．
（4）兩球碰撞后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，
它們?cè)诳罩凶銎綊佭\(yùn)動(dòng)的時(shí)間t相等，小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度：${v}_{A}=\frac{OP}{t}$，${v}_{A}′=\frac{OM}{t}$，${v}_{B}′=\frac{ON}{t}$，
由動(dòng)量守恒定律得：m_Av_A=m_Av_A′+m_Bv_B′，
則${m}_{A}\frac{OP}{t}={m}_{A}\frac{OM}{t}+{m}_{B}\frac{ON}{t}$，
解得$\frac{{m}_{A}}{{m}_{B}}=\frac{ON}{OP-OM}=\frac{ON}{MP}$，故選：①．
故答案為：（1）②③④（2）末端水平；（3）小球從同一點(diǎn)由靜止釋放；（4）①

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)包括：（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．