Question

5．在“驗證動量守恒定律”的實驗中，請回答下列問題：

（1）實驗記錄如圖1甲所示，則A球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的OP，B球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的ON．（兩空均選填“OM”、“OP”或“ON”） 為測定A球碰前做平拋運動的落點的平均位置，把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點對齊，如圖給出了小球A落點附近的情況，由圖2可得距離應(yīng)為65.2 cm；
（2）小球A下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結(jié)果不會產(chǎn)生誤差（選填“會”或“不會”）．
（3）實驗裝置如圖1甲所示，A球為入射小球，B球為被碰小球，以下有關(guān)實驗過程中必須滿足的條件，正確的是D
A．入射小球的質(zhì)量m_a可以小于被碰小球的質(zhì)量m_b
B．實驗時需要測量斜槽末端到水平地面的高度
C．入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放
D．斜槽末端的切線必須水平，小球放在斜槽末端處，應(yīng)能靜止
（4）在“驗證動量守恒定律”的實驗中．某同學(xué)用如圖2乙所示的裝置進行了如下的操作：
①先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于靠近槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O．
②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x，再使小球a從原固定點由靜止釋放，撞在木板上并在白紙上留下痕跡B．
③把半徑相同的小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球a仍從原固定點由靜止釋放，和小球b相碰后，兩球撞在木板上并在白紙上留下痕跡A和C．
④用天平測量a、b兩小球的質(zhì)量分別為m_a、m_b，用刻度尺測量白紙O點到A、B、C三點的距離分別為y₁、y₂和y₃．用本實驗中所測得的量來驗證兩球碰撞過程動量守恒，其表達(dá)式為m_ay₂=m_ay₁+m_by₃．

Answer 1

分析 明確根據(jù)平拋運動規(guī)律驗證動量守恒定律的實驗原理，同時注意明確實驗中應(yīng)注意事項；能根據(jù)平拋運動規(guī)律分析實驗數(shù)據(jù)得出對應(yīng)的實驗結(jié)論．

解答 解：（1）A球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的OP，B球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的ON
故答案為：OP  ON．
將A球落點用最小的圓包圍，則圓心點的坐標(biāo)為A球的平均落點；由圖可知落點的位置為65.2cm；
（2）本實驗中利用小球平拋運動規(guī)律驗證動量守恒定律，只要小球從同一點滑下，摩擦力對末速度沒有影響；
（3）A、入射小球的質(zhì)量m_a，不可以小于被碰小球的質(zhì)量m_b，否則A球碰后反彈，A錯誤；
B、在實驗中不需要小球的下落高度，只要能保證高度相同，即可知道兩小球下落時間相同；故B錯誤；
C、入射小球每次必從斜槽上的同一位置由靜止釋放，才能保證每次碰前的速度均相同；故C錯誤；
D、斜槽末端的切線必須水平，小球放在斜槽末端處，應(yīng)能靜止，故D正確；
故選：D．
（4）B為碰前入射小球落點的位置，A為碰后入射小球的位置，C為碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度為
${v}_{1}=\frac{{y}_{2}}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
碰撞后入射小球的速度為：${v}_{2}=\frac{{y}_{1}}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
碰撞后被碰小球的速度為：${v}_{3}=\frac{{y}_{3}}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
若m_av₁=m_bv₃+m_av₂則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，帶入數(shù)據(jù)得：m_ay₂=m_ay₁+m_by₃
故答案為：（1）OP，ON；65.2；（2）不會； （3）D；（4）m_ay₂=m_ay₁+m_by₃

點評 本題考查驗證動量守恒定律的應(yīng)用，要注意明確實驗中利用平拋運動的規(guī)律驗證動量守恒的方法；能根據(jù)平拋規(guī)律推導(dǎo)實驗結(jié)論．