Question

4．某同學(xué)用圖（甲）所示裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．圖（甲）中PQ是斜槽，QR為水平槽．入射小球A質(zhì)量 為m₁，被碰小球B質(zhì)量為m₂．實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球 從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平面地面的記錄紙上．留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G 由靜止開(kāi)始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡．重復(fù)這種操作10次．圖（甲）中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)．B球落點(diǎn)痕跡如圖（乙）所示，其中米尺水平放置且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊．
（1）A、B兩球的質(zhì)量m₁和m₂的關(guān)系應(yīng)是m₁＞m₂．
（2）為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，必須調(diào)整斜槽軌道，使斜槽底部水平．
（3）碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為65.5cm．
（4）在以下列選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？答：BEFG（填選項(xiàng)號(hào)）．
A．測(cè)量A球或B球的直徑
B．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量
C．測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度
D．測(cè)量A球和B球下落的時(shí)間
E．水平槽上不放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
F．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
G．A球與B球碰撞后，測(cè)量B球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
（5）最后驗(yàn)證動(dòng)量守恒要看m₁$\overrightarrow{OP}$與m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$ 是否相等．

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意的事項(xiàng)，回答（1）、（2）兩小題；
（2）由圖乙所示刻度尺確定其分度值，然后讀出刻度尺的示數(shù)．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康目梢灾�道�?yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中哪些量要測(cè)量，怎么通過(guò)物理規(guī)律測(cè)量．
（4）根據(jù)動(dòng)量守恒定律及圖示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫(xiě)出需要驗(yàn)證的表達(dá)式．

解答 解：（1）為了讓前面的小球飛的更遠(yuǎn)，應(yīng)讓重球去撞擊輕球；
故m₁＞m₂
（2）為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng)，末端必須水平；
（3）由圖乙所示可知，刻度尺的分度值為1mm，對(duì)球落點(diǎn)的平均位置讀數(shù)，為65.5cm．
（4）小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球下落的高度相同，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同，由x=vt可知，小球的水平位移與小球的初速度v成正比，可以用小球的水平位移代小球的初速度，如果小球動(dòng)量守恒，滿(mǎn)足關(guān)系式：m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，故有m_Av₀t=m_Av₁t+m_Bv₂t，即m_AOP=m_AL₁+m_BL₂；由此可知：
A、只要測(cè)量A球與B球的直徑相等即可，不需要測(cè)出它們的直徑大小，故A錯(cuò)誤；
B、驗(yàn)證動(dòng)量守恒需要測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比），故B正確；
C、不需要測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度，故C錯(cuò)誤；
D、實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量拋出點(diǎn)的高度；故D錯(cuò)誤；
E、水平槽上未放B球時(shí)，需要測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離OP，故E正確；
F、A球與B球碰撞后，需要測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離以及B落點(diǎn)與O點(diǎn)的距離；故FG正確；
故選：BEFG；
（5）由（4）知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的關(guān)系式是：m₁$\overrightarrow{OP}$=m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$；故應(yīng)驗(yàn)證m₁$\overrightarrow{OP}$、m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$是否相等．
故答案為：（1）＞；   （2）水平；   （3）65.5
�。�4）B、E、F、G    （5）m₁$\overrightarrow{OP}$、m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$

點(diǎn)評(píng) 本題考查了刻度尺的讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題，知道實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的關(guān)鍵，分析圖示情景即可正確解題．