Question

14．如圖，某同學(xué)利用驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)裝置．探究半徑相等的小球1和2的碰撞過(guò)程是否動(dòng)量守恒，用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m₁和m₂，且m₁＞m₂，按下述步驟進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)：
安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，做好測(cè)量前的準(zhǔn)備，并記下重垂線所指的位置O第一步：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點(diǎn)由靜止?jié)L下，并落在地面上，重復(fù)10次，用盡可能小的圓把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，其圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．
第二步：把小球2放在斜槽前端邊緣處，讓小球1從A點(diǎn)由靜止?jié)L下；使它們碰撞并落在地面上．重復(fù)10次，并使用與第一步同樣的方法分別標(biāo)出碰撞后兩小球落點(diǎn)的平均位置．
第三步：用刻度尺分別測(cè)量三個(gè)落地點(diǎn)的平均位置離O點(diǎn)的距離，即線段OD、OE、OF的長(zhǎng)度，分別為L(zhǎng)_D、L_E、L_F．
（1）小球m₁與m₂發(fā)生碰撞后，m₁的落點(diǎn)是圖中的D點(diǎn)，m₂的落點(diǎn)是圖中的F 點(diǎn)．
（2）用測(cè)得的物理量來(lái)表示，只要滿足關(guān)系式m₁L_E=m₁L_D+m₂L_F，則說(shuō)明兩小球的碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒．
（3）實(shí)驗(yàn)中有關(guān)操作和描述正確的是C．
A．用質(zhì)量大的球去碰質(zhì)量較小的球，目的是使被碰球飛行距離更遠(yuǎn)，可減小測(cè)量誤差
B．調(diào)整斜槽末端水平，目的是使兩球能發(fā)生對(duì)心碰撞
C．讓入射球認(rèn)同一位置釋放，目的是保障每次碰撞前小球的動(dòng)量都相同
D．碰撞后兩球的動(dòng)能之和總會(huì)小于碰前入射球的動(dòng)能，是因?yàn)樾辈勰Σ亮ψ鲐?fù)功造成的．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)中兩小球飛行距離關(guān)系；
（2）根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后根據(jù)表達(dá)式分析答題，注意平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的應(yīng)用．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行分析，明確各注意事項(xiàng)的目的．

解答 解：（1）小球m₁與m₂發(fā)生碰撞后，m₁的落點(diǎn)是圖中的D點(diǎn)，m₂的落點(diǎn)是圖中的F點(diǎn)．
（2）由于小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，小球1不發(fā)生碰撞時(shí)落點(diǎn)在E點(diǎn)，則不發(fā)生碰撞時(shí)離開斜槽末端的速度為v_E=$\frac{{L}_{E}}{t}$，同理知，落在D點(diǎn)的速度v_D=$\frac{{L}_{D}}{t}$，落在F點(diǎn)的速度v_F=$\frac{{L}_{F}}{t}$，根據(jù)動(dòng)量守恒知，m₁v_E=m₁v_D+m₂v_F，可知只要驗(yàn)證m₁L_E=m₁L_D+m₂L_F即可．
（3）A、用質(zhì)量大的球去碰質(zhì)量較小的球，目的是碰撞小球不發(fā)生反彈，故A錯(cuò)誤．
B、調(diào)整斜槽末端水平，目的是保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤．
C、讓入射球從同一位置釋放，目的是保障每次碰撞前小球的動(dòng)量都相同，故C正確．
D、碰撞后兩球的動(dòng)能之和總會(huì)小于碰前入射球的動(dòng)能，是因?yàn)榕鲎驳倪^(guò)程中有能量損失，與摩擦力做功無(wú)關(guān)．故D錯(cuò)誤．
故選：C．
故答案為：（1）D，F(xiàn)；（2）m₁L_E=m₁L_D+m₂L_F；（3）C

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)原理、刻度尺讀數(shù)、動(dòng)量守恒表達(dá)式，解題時(shí)需要知道實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)動(dòng)量守恒定律與平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證的表達(dá)式是正確答題的前提與關(guān)鍵．