Question

12．某同學(xué)用如圖所示的裝置做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)．先將A球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的B球放在斜槽軌道末水平段的最右端上，讓A球仍從同一固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，和B球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．
（1）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量AC．
A．兩球的質(zhì)量m_A、m_B
B．A球的釋放點(diǎn)離斜槽末端的豎直高度h
C．線段$\overline{OM}$、$\overline{OP}$、$\overline{ON}$的長度
D．斜槽末端離紙面的豎直高度H
（2）在本實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)，當(dāng)關(guān)系式m_aOP=m_aOM+m_bON，成立時，即可驗(yàn)證碰撞過程中動量守恒．
（3）在本實(shí)驗(yàn)中，為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，在安裝斜槽軌道時，應(yīng)讓斜槽末端保持水平，這樣做的目的是C．
A．入射球與被碰小球碰后均能從同一高度飛出
B．入射球與被碰小球碰后能同時飛出
C．入射球與被碰小球離開斜槽末端時的速度為水平方向
D．入射球與被碰小球碰撞時的動能不損失．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動量守恒定律求出需要驗(yàn)證的表達(dá)式，然后根據(jù)表達(dá)式分析答題．
（2）根據(jù)動量守恒分析答題．
（3）在實(shí)驗(yàn)中讓小球在固定斜槽滾下后，做平拋運(yùn)動，記錄下平拋后運(yùn)動軌跡．然后在運(yùn)動軌跡上標(biāo)出特殊點(diǎn)，對此進(jìn)行處理，由于是同一個軌跡，因此要求拋出的小球初速度是相同的，所以在實(shí)驗(yàn)時必須確保拋出速度方向是水平的，同時固定的斜槽要在豎直面．

解答 解：（1）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，小球在空中的運(yùn)動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
兩邊同時乘以時間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，
則：m_aOP=m_aOM+m_bON，
因此A實(shí)驗(yàn)需要測量：兩球的質(zhì)量，兩球做平拋運(yùn)動的水平位移，故選AC．
（2）由（1）可知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：m_aOP=m_aOM+m_bON，．
（3）：（1）研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)很關(guān)鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時小球才做平拋運(yùn)動，故ABD錯誤，C正確；
故答案為：（1）AC；（2）m_aOP=m_aOM+m_bON；（3）C．

點(diǎn)評 本題考查了驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)器材的選擇原理，要減小空氣阻力的影響；在實(shí)驗(yàn)中如何實(shí)現(xiàn)讓小球做平拋運(yùn)動是關(guān)鍵，因此實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵是斜槽末端槽口的切線保持水平及固定后的斜槽要豎直．