Question

8．在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为m_A和m_B．
（1）现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的序号填在横线上．②③④
①秒表②刻度尺③天平④圆规
（2）实验前，轨道的调节应注意末端水平．
（3）实验中重复多次让a球从斜槽上释放，应特别注意小球从同一点由静止释放．
（4）如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有①．
①$\frac{mA}{mB}$=$\frac{ON}{MP}$②$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OM}{MP}$③$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OP}{MN}$④$\frac{mA}{mB}$=$\frac{OM}{MN}$．

Answer 1

分析 （1）根据动量守恒定律的实验原理分析测量的物理量，从而确定需要的仪器；
（2、3）为了保证小球的初速度水平，实验前，轨道的调节应注意末端水平，为了保证小球A每次到达底端的速度相等，则注意小球从同一点由静止释放．
（4）实验要验证两个小球系统碰撞过程动量守恒，即要验证m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通过平抛运动将速度的测量转化为水平射程的测量，结合动量守恒得出成立的表达式．

解答 解：（1）在该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、刻度尺．为了准确找出落点需要用到圆规；因为利用了平抛原理，故不需用到秒表；故选：②③④；
（2）为了保证小球的初速度水平，实验前，轨道的调节应注意末端水平．
（3）为了保证小球A每次到达底端的速度相等，则注意小球从同一点由静止释放．
（4）两球碰撞后，小球做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，
它们在空中做平抛运动的时间t相等，小球做平抛运动的初速度：${v}_{A}=\frac{OP}{t}$，${v}_{A}′=\frac{OM}{t}$，${v}_{B}′=\frac{ON}{t}$，
由动量守恒定律得：m_Av_A=m_Av_A′+m_Bv_B′，
则${m}_{A}\frac{OP}{t}={m}_{A}\frac{OM}{t}+{m}_{B}\frac{ON}{t}$，
解得$\frac{{m}_{A}}{{m}_{B}}=\frac{ON}{OP-OM}=\frac{ON}{MP}$，故选：①．
故答案为：（1）②③④（2）末端水平；（3）小球从同一点由静止释放；（4）①

点评 对于验证动量守恒定律的实验，实验注意事项包括：（1）前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．（2）利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反弹．