Question

4．某同學(xué)用圖（甲）所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律．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)驗時先使A球 從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，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，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）在以下列選項中，哪些是本次實(shí)驗必須進(jìn)行的測量？答：BEFG（填選項號）．
A．測量A球或B球的直徑
B．測量A球和B球的質(zhì)量
C．測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度
D．測量A球和B球下落的時間
E．水平槽上不放B球時，測量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，測量B球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
（5）最后驗證動量守恒要看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)驗原理，知道實(shí)驗中應(yīng)注意的事項，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)驗原理和實(shí)驗?zāi)康目梢灾�道驗證動量守恒定律實(shí)驗中哪些量要測量，怎么通過物理規(guī)律測量．
（4）根據(jù)動量守恒定律及圖示實(shí)驗數(shù)據(jù)，寫出需要驗證的表達(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，末端必須水平；
（3）由圖乙所示可知，刻度尺的分度值為1mm，對球落點(diǎn)的平均位置讀數(shù)，為65.5cm．
（4）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，小球下落的高度相同，在空中的運(yùn)動時間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，如果小球動量守恒，滿足關(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、只要測量A球與B球的直徑相等即可，不需要測出它們的直徑大小，故A錯誤；
B、驗證動量守恒需要測量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比），故B正確；
C、不需要測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度，故C錯誤；
D、實(shí)驗中不需要測量拋出點(diǎn)的高度；故D錯誤；
E、水平槽上未放B球時，需要測量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)驗需要驗證的關(guān)系式是：m₁$\overrightarrow{OP}$=m₁$\overrightarrow{O{L}_{1}}$+m₂$\overrightarrow{O{L}_{2}}$；故應(yīng)驗證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 本題考查了刻度尺的讀數(shù)、實(shí)驗需要測量的量、實(shí)驗數(shù)據(jù)處理等問題，知道實(shí)驗的實(shí)驗原理是正確解題的關(guān)鍵，分析圖示情景即可正確解題．