题目内容

19．利用如图装置验证动量守恒定律．
（1）下面是实验中一系列可能操作，注意哪些操作是必要的？哪些操作是不必要的？
A．在桌面固定斜槽，使它的末端点切线成水平，并在它的末端挂上重锤线，在桌边地板上铺上记录小球落地点的纸，在纸上记下重锤线所指位置O点；
B．用天平称出两球质量，质量大的为m1，质量小的为m2；
C．用游标卡尺量出球的直径d（两球直径应相等），在纸上标出Oˊ点，OOˊ=d；
D．分别测量h与H的高度；
E．不放被碰球m2，让m1从斜槽顶A点自由滚下，重复若干次，记下落地点平均位置P；
F．用秒表测m1球从A点运动到落地所经历的时间t1；
G．把m1放在斜槽末端，把被碰球m2放在斜槽末端前支柱上，使两小球处于同一高度，再让m1从A点自由滚下与m2碰撞，重复若干次，分别记下m1、m2落地点的平均位置M及N；
H．用秒表测量两球相碰到落地所经历时间t2；
I．用刻度尺分别测量出OM、OP、OˊN的距离．
不必要的操作步骤是DFH．（用字母代号填写）
（2）用测出的有关数据，写出验证动量守恒定律的关系式．（其中线段长度用图中符号表示）

分析 （1）在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平；两球相碰时，球心需在同一高度上，通过确定小球的落地点的平均位置确定水平位移．
（2）根据平抛运动规律进行分析，再根据动量守恒定律进行分析即可求得最终的表达式．

解答 解：①验证两球碰撞过程的动量守恒，小球离开轨道后做平抛运动，轨道末端必须水平，小球每次释放的高度应相同，小球做平抛运动的高度相等，在空中的运动时间相等，它的水平位移与初速度成正比，可以用小球的水平位移代替初速度，实验时需要测出两球的质量、小球的水平位移；
A、在桌边固定斜槽，使它的末端切线水 平，在末端点挂上重垂线，并在地面已经铺好的纸上记录重垂线所指位置O点，A正确；
B．用天平称出两球的质量mA和mB，故B正确；
C．用刻度尺测出球的直径d（两球直径相等），在纸上标出O′点，C正确；
D．测出A球释放位置的高度h，实验不需要测球的释放高度，只要保证每次释放小球的高度相等即可，故D错误；
E．不放被碰球m2，让m1从斜槽顶A点自由滚下，重复若干次，记下落地点平均位置P，故E正确；
F．本实验中不需要测量时间，故F错误；
G．把m1放在斜槽末端，把被碰球m2放在斜槽末端前支柱上，使两小球处于同一高度，再让m1从A点自由滚下与m2碰撞，重复若干次，分别记下m1、m2落地点的平均位置M及N；故G正确；
H．实验中不需要测量时间；故H错误；
本题选不必要的步骤的，故选：DFH．
（2）要验证动量守恒定律定律，即验证：mAv1=mAv2+mBv3，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：mAv1t=mAv2t+mBv3t，得：mAOP=mAOM+mBO′N．
故答案为：（1）DHE；（2）mAOP=mAOM+mBO′N．

点评 本题主要考查了“验证动量守恒定律”的实验的原理及注意事项等基础知识，验证动量守恒定律中，要学会在相同高度下，用水平射程来间接测出速度的方法，从而明确需要测量的物理量以及对应的表达式．

练习册系列答案
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20302030
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