Question

某同學(xué)用圖甲所示的光滑軌道裝置，通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，則：
（1）A球從G處自由釋放，在水平軌道末端R處與B球碰撞，B球著地的點(diǎn)跡如乙圖所示，則碰后B球的水平射程為

 

cm．
（2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？
答：

 

（填選項(xiàng)號(hào)）．
（A）水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
（B）A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
（C）測(cè)量A球或B球的直徑
（D）測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）
（E）測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度
（3）設(shè)兩球的質(zhì)量分別為m_A、m_B，且m_A＞m_B，如甲圖所示，重垂線投影點(diǎn)為O，球的著地點(diǎn)跡的中心位置為M、P、N．用兩球碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒，滿足：

 

（根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的物理量、長(zhǎng)度等，用字母符號(hào)表示）．

Answer 1

分析：（1）由圖乙所示刻度尺確定其分度值，然后讀出刻度尺的示數(shù)．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)?zāi)康目梢灾�道�?yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中哪些量要測(cè)量，怎么通過(guò)物理規(guī)律測(cè)量．
（3）根據(jù)動(dòng)量守恒定律及圖示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，寫出需要驗(yàn)證的表達(dá)式．

解答：解：（1）由圖乙所示可知，刻度尺的分度值為1mm，對(duì)球落點(diǎn)的平均位置讀數(shù)，為65.5cm．
（2）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球下落的高度相同，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相同，由x=vt可知，小球的水平位移與小球的初速度v成正比，可以用小球的水平位移代小球的初速度，如果小球動(dòng)量守恒，滿足關(guān)系式：m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，故有m_Av₀t=m_Av₁t+m_Bv₂t，即m_AOP=m_AOM+m_BON；由此可知：
A、水平槽上未放B球時(shí)，需要測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離OP，故A正確；
B、A球與B球碰撞后，需要測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離OM，故B正確；
C、只要測(cè)量A球與B球的直徑相等即可，不需要測(cè)出它們的直徑大小，故C錯(cuò)誤；
D、驗(yàn)證動(dòng)量守恒需要測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比），故D正確；
E、不需要測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度，故E錯(cuò)誤；故選ABD．
（3）由（2）知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的關(guān)系式是：m_AOP=m_AOM+m_BON．
故答案為：（1）65.5；（65.0～66.5均正確）；（2）A、B、D；（3）m_AOP=m_AOM+m_BON．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了刻度尺的讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的量、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等問(wèn)題，知道實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是正確解題的關(guān)鍵，分析圖示情景即可正確解題．