Question

【题目】在“验证动量守恒定律”的实验中，甲、乙两位同学用了不同的实验方案。

（1）如图1所示，甲同学利用“碰撞实验器”验证动量守恒定律。

①实验中，斜槽轨道末端_______________。（填选项前字母）

A．必须水平

B．要向上倾斜

C．要向下倾斜

②若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2。实验要求m1___________m2，r1_________r2。（填“＞”“＜”或“＝”）

③图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落点位置P，测量平抛射程OP。然后把被碰小球m2静置于轨道水平部分末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。空气阻力忽略不计，接下来要完成的必要步骤是_____________。（填选项前的字母）

A．测量两个小球的质量m1、m2

B．测量小球m1开始释放时的高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM、ON

F．测量两个小球的半径r1、r2

④若两小球相碰前后的的动量守恒，其表达式可表示为_____________________________；若碰撞时弹性碰撞，则还可以写出表达式为________________________。（用③问中测量的量表示）

（2）如图2所示，乙同学利用此装置验证动量守恒定律。水平气垫导轨（轨道与滑块间摩擦力忽略不计）上装有两个光电计时装置C和D，可记录遮光片的遮光时间。将滑块A、B静止放在导轨上，乙同学按照如下步骤进行试验：

a．测量滑块A的质量，测量滑块B的质量

b．测量滑块A的遮光片的宽度d1，滑块B的遮光片的宽度d2

c．给滑块A一个向右瞬时冲量，让滑块A与静止的滑块B发生碰撞后，B、A依次通过光电计时装置D

d．待B、A完全通过广电计时装置D后用手分别按住

e．记录光电计时电装置C显示的时间t1和装置D显示的时间t2、t3

①完成上述实验步骤需要的实验器材有___________。

②按照乙同学的操作，若两滑块碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为________________________；两滑块碰撞过程中损失的机械能为________________________________。

（3）通过实验来“验证动量守恒定律”，不论采用何种方法，都要测得系统内物体作用前后的“速度”，请比较分析甲、乙同学的两个实验方案，分别说明在测得“速度”的方法上有何不同？___________

Answer 1

【答案】A > = ADE 天平、刻度尺 甲是利用平抛射程间接代替速度，乙是直接求出速度。

【解析】

（1）①实验中，斜槽轨道末端必须要水平，以保证小球能做平抛运动，故选A；

②为保证两球发生正碰，要求两球必须要等大，即r1=r2；为防止入射球反弹，则入射球的质量要大于被碰球的质量，即m1>m2；

③要验证动量守恒定律定律，即验证：m1v1=m1v2+m2v3，

小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：m1v1t=m1v2t+m2v3t，

得：m1OP=m1OM+m2ON，

因此需要完成的必要的操作步骤是 ADE．

④实验需要验证：m1OP=m1OM+m2ON；

若碰撞时弹性碰撞，则还可以写出表达式为

即即 ；

（2）①完成上述实验步骤需要的实验器材有天平和刻度尺；

②碰撞前后滑块A的速度分别为：；；

碰撞后滑块B的速度为：；

则要验证的关系是：，即 ；

两滑块碰撞过程中损失的机械能为：

（3）甲是利用平抛射程间接代替速度，乙是用遮光板通过光电门的平均速度代替瞬时速度。