Question

【題目】在做“驗證動量守恒定律”實驗中，裝置如圖1.

(1)需要的測量儀器或工具有____________.

A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.重錘線 E.打點計時器 F.圓規(guī)

(2)必須要求的條件是____________.

A.兩小球碰撞時，球心必須在同一高度上

B.斜槽軌道末端的切線必須水平

C.入射球和被碰球的質(zhì)量必須相等，且大小相同

D.入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下

(3)某次實驗中得出的落點情況如下圖2所示，假設(shè)碰撞過程中動量守恒，則入射小球質(zhì)量m1和被碰小球質(zhì)量m2之比為____________.

(4)在做“驗證動量守恒定律”實驗中，對產(chǎn)生誤差的主要原因表述正確的是____________.

A.碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后兩小球的速度方向不是在同一直線上

B.傾斜部分軌道對入射小球的摩擦力作用

C.沒有測量高度，算出具體的平拋時間

D.測量長度的誤差

Answer 1

【答案】（1）BCDF （2）ABD （3）19：5 （4）AD

【解析】

1.實驗原理

在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v′，找出碰撞前的動量p=m1v1+m2v2及碰撞后的動量p′=m1v1′+m2v2′，看碰撞前后動量是否守恒．

2. 實驗器材

斜槽、小球（兩個）、天平、復(fù)寫紙、白紙等．

3.實驗步驟

(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球．

(2)按照實驗原理圖甲安裝實驗裝置．調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平．

(3)白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好．記下重垂線所指的位置O．

(4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球所有的落點都圈在里面．圓心P就是小球落點的平均位置．

(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次．用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N．如實驗原理圖甲所示．

(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度．將測量數(shù)據(jù)填入表中．最后代入，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立．

(7)整理好實驗器材放回原處．

(8)實驗結(jié)論：在實驗誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動量守恒．

(1)本實驗需要天平稱量物體的質(zhì)量，需要刻度尺測量長度，需要中垂線調(diào)節(jié)軌道末端水平，需要圓規(guī)找物體的平均落點，故選BCDF．

(2)A、要保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，故A正確；

B、要保證碰撞后兩個球做平拋運動，故斜槽軌道末端的切線必須水平，故B正確；

C、入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m1＞m2，防止碰后m1被反彈，故C錯誤；

D、為保證碰撞的初速度相同，入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下，故D正確；

故選ABD．

(3)根據(jù)動量守恒定律，有：,代入數(shù)據(jù)有： m1×0.2550=m1×0.1550+m2×0.3800,解得:m1：m2=19：5

(4)A、要保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動；若碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后兩小球的速度方向不是在同一直線上會產(chǎn)生較大的誤差，故A正確；

B、傾斜部分軌道對入射小球的摩擦力作用，但只要入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下，即可保證碰撞的初速度相同，故B錯誤；

C、小球做平拋運動的時間由高度差決定，由于高度差一定，故平拋的時間都相同，故水平射程與平拋的初速度成正比，故不需要測量高度差，只要滿足：，就一定有m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′，故C錯誤；

D、測量長度的誤差對最終動量是否守恒的驗證會有影響，故D正確；

故選AD.