Question

5．在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)記錄如圖1甲所示，則A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的OP，B球被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的ON．（兩空均選填“OM”、“OP”或“ON”） 為測(cè)定A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的零刻度線(xiàn)跟記錄紙上的O點(diǎn)對(duì)齊，如圖給出了小球A落點(diǎn)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(guò)程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生誤差（選填“會(huì)”或“不會(huì)”）．
（3）實(shí)驗(yàn)裝置如圖1甲所示，A球?yàn)槿肷湫∏�，B球?yàn)楸慌鲂∏颍�以下有關(guān)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須滿(mǎn)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(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)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(xiàn)必須水平，小球放在斜槽末端處，應(yīng)能靜止
（4）在“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)中．某同學(xué)用如圖2乙所示的裝置進(jìn)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(xiě)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(cè)量a、b兩小球的質(zhì)量分別為m_a、m_b，用刻度尺測(cè)量白紙O點(diǎn)到A、B、C三點(diǎn)的距離分別為y₁、y₂和y₃．用本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的量來(lái)驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程動(dòng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)原理，同時(shí)注意明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意事項(xiàng)；能根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論．

解答 解：（1）A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的OP，B球被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的ON
故答案為：OP  ON．
將A球落點(diǎn)用最小的圓包圍，則圓心點(diǎn)的坐標(biāo)為A球的平均落點(diǎn)；由圖可知落點(diǎn)的位置為65.2cm；
（2）本實(shí)驗(yàn)中利用小球平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，只要小球從同一點(diǎn)滑下，摩擦力對(duì)末速度沒(méi)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(cuò)誤；
B、在實(shí)驗(yàn)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(shí)間相同；故B錯(cuò)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(cuò)誤；
D、斜槽末端的切線(xiàn)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(diǎn)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(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)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(huì)； （3）D；（4）m_ay₂=m_ay₁+m_by₃

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用，要注意明確實(shí)驗(yàn)中利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律驗(yàn)證動(dòng)量守恒的方法；能根據(jù)平拋規(guī)律推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論．