Question

4．用如圖甲所示裝置結(jié)合頻閃照相機拍攝的照片的來驗證動量守恒定律，實驗步驟如下：

①用天平測出A、B兩個小球的質(zhì)量m_A和m_B；
②安裝好實驗裝置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；
③先不在斜槽的末端放小球B，讓小球A從斜槽上位置P由靜止開始釋放，小球A離開斜槽后，頻閃照相機連續(xù)拍攝小球A的兩位置（如圖乙所示）；
④將小球B放在斜槽的末端，讓小球A仍從位置P處由靜止開始釋放，使它們碰撞，頻閃照相機連續(xù)拍攝下兩個小球的位置（如圖丙所示）；
⑤測出所需要的物理量．
請回答：
（1）實驗①中A、B的兩球質(zhì)量應(yīng)滿足m_A＞m_B
（2）在步驟⑤中，需要在照片中直接測量的物理量有x₀、x_A、x_B；（請選填“x₀、y₀、x_A、y_A、x_B、y_B”）
（3）兩球在碰撞過程中若動量守恒，滿足的方程是：m_Ax₀=m_Ax_A+m_Bx_B．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道兩小球只能向右平拋出去才能進行驗證，故入射球不能反彈；
（2）根據(jù)碰撞時的動量守恒定律表達(dá)式，結(jié)合平拋規(guī)律推導(dǎo)出平均動量守恒的表達(dá)式，從而將難以測量的速度轉(zhuǎn)化為容易測量的落地水平位移．

解答 解：（1）為了防止入射球碰后反彈，入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，即m_A＞m_B；
（2）碰撞時應(yīng)有m_Av₀=m_Av_A+m_Bv_B
由平拋規(guī)律有x=vt，小球從相同高度落下，故時間相等，上式中兩邊同乘以t，則有：m_Ax₀=m_Ax_A+m_Bx_B，所以需要在照片中直接測量的物理量有，x₀、x_A、x_B 
（3）由（2）的分析可知，應(yīng)驗證的表達(dá)式為：
m_Ax₀=m_Ax_A+m_Bx_B
故答案為：（1）m_A＞m_B （2）x₀、x_A、x_B （3）m_Ax₀=m_Ax_A+m_Bx_B；

點評 本題考查驗證動量守恒定律的實驗，要注意明確實驗原理，知道如何利用平拋運動將難以測量的碰后的速度轉(zhuǎn)化為可以直接測量的水平位移的方法．