Question

1．利用所學物理知識解答問題：
（1）“驗證動量守恒定律”的實驗裝置原來的教科書采用圖甲所示的方法，經(jīng)過編者修改后，現(xiàn)行的教科書采用圖乙所示的方法．兩個實驗裝置的區(qū)別在于：①懸掛重垂線的位置不同；②圖甲中設計有一個支柱（通過調整，可使兩球的球心在同一水平線上；上面的小球被碰離開后，支柱立即倒下），圖乙中沒有支柱，圖甲中的入射小球和被碰小球做平拋運動的拋出點分別在通過O、O′點的豎直線上，重垂線只確定了O點的位置，比較這兩個實驗裝置，下列說法正確的是AD
A．采用圖甲所示的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑
B．采用圖乙所示的實驗裝置時，需要測出兩小球的直徑
C．為了減小誤差，采用圖甲所示的實驗裝置時，應使斜槽末端水平部分盡量光滑
D．為了減小誤差，采用圖乙所示的實驗裝置時，應使斜槽末端水平部分盡量光滑
（2）在做“驗證動量守恒定律”的實驗中：如果采用（1）題圖乙所示裝置做實驗，某次實驗得出小球的落點情況如圖丙所示，
①為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是AC．（填下列對應的字母）
A．直尺    B．游標卡尺    C．天平   D．彈簧秤    E．秒表
?②設入射小球的質量為m₁，被碰小球的質量為m₂，則關系式（用m₁、m₂及圖中字母表示）m₁OP=m₁OM+m₂ON成立，即表示碰撞中動量守恒．
?③圖中數(shù)據(jù)單位統(tǒng)一，假設碰撞動量守恒，則碰撞小球質量m₁和被碰撞小球質量m₂之比m₁：m₂=4：1．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道實驗中的注意事項即可解答；
（2）根據(jù)通過實驗的原理確定需要測量的物理量，小球離開軌道后做平拋運動，它們在空中的運動時間相同，水平位移與出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根據(jù)動量守恒定律求出需要驗證的表達式，并根據(jù)圖丙中數(shù)據(jù)確定水平射程，從而根據(jù)表達式分析質量之比．

解答 解：（1）A、采用圖（甲）的實驗裝置時，兩球水平拋出的起點不同，故為測出入射球碰撞后的水平位移，需要測出兩小球的直徑，故A正確；
B、采用圖（乙）的實驗裝置時，由于兩小球拋出點相同，故不需要測出兩小球的直徑，故B錯誤；
C、不論采用哪個圖做實驗，斜槽軌道末端的切線都要求水平，采用圖（甲）的實驗裝置時，斜槽末端水平部分不一定要光滑．故C錯誤；
D、采用圖（乙）的實驗裝置時，碰撞后A要在水平面上繼續(xù)運動一段距離后再做平拋運動，為減小實驗誤差，應使斜槽末端水平部分盡量光滑，故D正確；
故選：AD．
（2）①②根據(jù)實驗原理可得：m_av₀=m_bv₁+m_bv₂，
又因下落時間相同，即可求得：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
則若碰撞過程中動量守恒，則其表達式為m₁OP=m₁OM+m₂ON
故只需驗證m₁OP=m₁OM+m₂ON成立即可保證動量守恒，故實驗中需要測量的物理量有質量和水平射程；因此應用到直尺和天平，故選AC；
③由圖丙所示可知，OP=25.5cm，OM=15.5cm，ON=40.0cm．
如果兩球碰撞過程動量守恒，則：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
代入數(shù)據(jù)求得：m₁：m₂=4：1
故答案為：（1）AD； （2）①AC；②?m₁OP=m₁OM+m₂ON?③4：1

點評 本題主要考查了“驗證動量守恒定律”的實驗的原理及要求以及數(shù)據(jù)處理等基礎知識，掌握實驗原理、應用動量守恒定律求出實驗需要驗證的表達式即可正確解題．