Question

【題目】在“驗證動量守恒定律”的實驗中，甲、乙兩位同學(xué)用了不同的實驗方案。

（1）如圖1所示，甲同學(xué)利用“碰撞實驗器”驗證動量守恒定律。

①實驗中，斜槽軌道末端_______________。（填選項前字母）

A．必須水平

B．要向上傾斜

C．要向下傾斜

②若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2。實驗要求m1___________m2，r1_________r2。（填“＞”“＜”或“＝”）

③圖1中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射小球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落點位置P，測量平拋射程OP。然后把被碰小球m2靜置于軌道水平部分末端，再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)�？諝庾枇�忽略不計，接下來要完成的必要步驟是_____________。（填選項前的字母）

A．測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2

B．測量小球m1開始釋放時的高度h

C．測量拋出點距地面的高度H

D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

E．測量平拋射程OM、ON

F．測量兩個小球的半徑r1、r2

④若兩小球相碰前后的的動量守恒，其表達式可表示為_____________________________；若碰撞時彈性碰撞，則還可以寫出表達式為________________________。（用③問中測量的量表示）

（2）如圖2所示，乙同學(xué)利用此裝置驗證動量守恒定律。水平氣墊導(dǎo)軌（軌道與滑塊間摩擦力忽略不計）上裝有兩個光電計時裝置C和D，可記錄遮光片的遮光時間。將滑塊A、B靜止放在導(dǎo)軌上，乙同學(xué)按照如下步驟進行試驗：

a．測量滑塊A的質(zhì)量，測量滑塊B的質(zhì)量

b．測量滑塊A的遮光片的寬度d1，滑塊B的遮光片的寬度d2

c．給滑塊A一個向右瞬時沖量，讓滑塊A與靜止的滑塊B發(fā)生碰撞后，B、A依次通過光電計時裝置D

d．待B、A完全通過廣電計時裝置D后用手分別按住

e．記錄光電計時電裝置C顯示的時間t1和裝置D顯示的時間t2、t3

①完成上述實驗步驟需要的實驗器材有___________。

②按照乙同學(xué)的操作，若兩滑塊碰撞前后的動量守恒，其表達式可表示為________________________；兩滑塊碰撞過程中損失的機械能為________________________________。

（3）通過實驗來“驗證動量守恒定律”，不論采用何種方法，都要測得系統(tǒng)內(nèi)物體作用前后的“速度”，請比較分析甲、乙同學(xué)的兩個實驗方案，分別說明在測得“速度”的方法上有何不同？___________

Answer 1

【答案】A > = ADE 天平、刻度尺 甲是利用平拋射程間接代替速度，乙是直接求出速度。

【解析】

（1）①實驗中，斜槽軌道末端必須要水平，以保證小球能做平拋運動，故選A；

②為保證兩球發(fā)生正碰，要求兩球必須要等大，即r1=r2；為防止入射球反彈，則入射球的質(zhì)量要大于被碰球的質(zhì)量，即m1>m2；

③要驗證動量守恒定律定律，即驗證：m1v1=m1v2+m2v3，

小球離開軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得：m1v1t=m1v2t+m2v3t，

得：m1OP=m1OM+m2ON，

因此需要完成的必要的操作步驟是 ADE．

④實驗需要驗證：m1OP=m1OM+m2ON；

若碰撞時彈性碰撞，則還可以寫出表達式為

即即 ；

（2）①完成上述實驗步驟需要的實驗器材有天平和刻度尺；

②碰撞前后滑塊A的速度分別為：；；

碰撞后滑塊B的速度為：；

則要驗證的關(guān)系是：，即 ；

兩滑塊碰撞過程中損失的機械能為：

（3）甲是利用平拋射程間接代替速度，乙是用遮光板通過光電門的平均速度代替瞬時速度。