Question

7．在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m_a，被碰球b的质量为m_b，各小球的落地点如图所示．
（1）在下列所给的器材中，不需要的器材是B．（填器材前的序号字母）
A．圆规    B．秒表　 C．天平　  D．刻度尺
（2）下列注意事项中，必须要注意的是BD
A．斜槽轨道尽量光滑以减少误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下
（3）实验中直接测定小球速度是不容易的．但可以通过仅测量A间接地解决这个问题．
A．$\overline{OM}$、$\overline{OP}$、$\overline{ON}$的长度        B．$\overline{OM}$、$\overline{MP}$、$\overline{MN}$的长度
C．$\overline{OM}$、$\overline{MP}$、$\overline{PN}$的长度        D．$\overline{OM}$、$\overline{OP}$、$\overline{ON}$的长度和桌面高度H
（4）用字母表示，只要满足关系式m₁OP=m₁OM+m₂ON，即可验证碰撞前后的动量守恒；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的关系式是：m₁OP²=m₁OM²+m₂ON²．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，从而确定需要测量哪些物理量；
（2）在该实验中，小球做平抛运动，H相等，时间t就相等，水平位移x=vt，与v成正比，因此可以用位移x来代替速度v．根据水平方向上的分运动即可验证动量守恒；
（3）根据实验原理可明确实验中如何采用容易测量的物理量来代替速度的测量；
（4）根据动量守恒定律以及平抛运动规律可确定对应的表达式．

解答 解：（1）本实验采用平抛运动的规律来验证动量守恒定律；两小球在竖直方向上时间相同，不需要测量时间；故B不需要； 但要用天平测量物体的质量；用刻度尺测量水平位移；根据圆规来确定落点；故选B；
（2）A、根据实验原理可知，本实验只要保证小球做平抛运动即可；故斜槽轨道不需要必须光滑；但末端必须水平； 故A错误，B正确；
C、入射球和被碰球的质量应保证入射球的质量大于被碰球的质量；故C错误；
D、为了让入射球每次碰撞被碰球的速度相同，入射球每次均应从同一位置滑下；故D正确；
故选：BD．
（3）因为平抛运动水平方向速度不变，而高度相同，所以下落时间相同，所以只需要测量两小球水平方向上的位移，即可根据速度公式求解水平方向上的速度；故用$\overline{OM}$、$\overline{OP}$、$\overline{ON}$的长度来代替物体的水平速度；故选A．
（4）若两球相碰前后的动量守恒，则m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂，又OP=v₀t，OM=v₁t，ON=v₂t，代入得：
m₁OP=m₁OM+m₂ON     
 若碰撞是弹性碰撞，满足动能守恒，则：$\frac{1}{2}$m₁v₀²=$\frac{1}{2}$m₁v₁²+$\frac{1}{2}$m₂v₂²，
代入得；m₁OP²=m₁OM²+m₂ON²
故答案为：（1）B     （2）BD     （3）A      
  （4）m₁OP=m₁OM+m₂ON     m₁OP²=m₁OM²+m₂ON²

点评 该题考查用“碰撞试验器”验证动量守恒定律，该实验中，虽然小球做平抛运动，但是却没有用到速度和时间，而是用位移x来代替速度v，成为是解决问题的关键．要注意理解该方法的使用．