题目内容

4．如图1为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图

（1）入射小球1与被碰小球2直径相同，均为d，它们的质量相比较，应是m1＞m2．
（2）为了保证小球做平抛运动，必须调整斜槽使其水平．
（3）某次实验中在纸上记录的痕迹如图2所示．测得OO′=1.00厘米，O′a=1.80厘米，ab=5.72厘米，bc=3.50厘米，入射球质量为100克，被碰小球质量是50克，两球直径都是1.00厘米，则入射球碰前落地点是纸上的b点，水平射程是8.52厘米，被碰小球的水平射程是11.02厘米．
某同学改用图1所示装置为图3，记录数据如图4通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．
（4）碰撞后B球的水平程应取为66.0cm．
（5）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？ABD（填选项号）．
（A）水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
（B）A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
（C）测量A球或B球的直径
（D）测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
（E）测量G点相对于水平槽面的高度．

分析 （1）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．
（2）为了保证小球做平抛运动，所以必须使斜槽的末端切线水平．
（3）入射球碰前落地点是纸上的b点，水平射程为ob，被碰小球的落点时c，其水平射程是o′c．
（4）根据落点中靠近中间的点进行读数；
（5）根据实验原理和实验目的可以知道验证动量守恒定律实验中哪些量要测量，怎么通过物理规律测量．

解答 解：（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：m1v0=m1v1+m2v2
在碰撞过程中动能守恒故有：$\frac{1}{2}$m1v02=$\frac{1}{2}$m1v12+$\frac{1}{2}$m2v22
解得：v1=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{m}_{1}+{m}_{2}}$v0
要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1-m2＞0，
（2）要小球做平抛运动，则斜槽的末端必须水平．
（3）入射球碰前落地点是纸上的b点，水平射程是：ob=OO′+O′a+ab=8.52cm
被碰小球的落点时c，其水平射程是：o′c=o′a+ab+bc=5.72+3.50=11.02 cm
（4）碰撞后B球的水平射程落点如图4所示，取所有落点中靠近中间的点读数，约为66.0cm
（5）A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞前A球的速度，故A正确；
B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞后A球的速度，故B正确；
C、不需要测量A球或B球的直径，故C错误；
D、测量A球和B球的质量（或两球质量之比），用来表示出球的动量；故D正确；
E、不需要测量G点相对于水平槽面的高度，故E错误．
答案为：（1）＞
（2）其末端切线水平
（3）b；8.52，11.02，
（ 4）66.0；
（5）ABD

点评 本题主要考查了“验证动量守恒定律”的实验的原理及要求以及数据处理，体会将速度的测量转化为长度测量的巧妙设计．

练习册系列答案
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