Question

【題目】某同學(xué)用圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律。圖中AB為斜槽，BC為水平槽。

（1）下列說法正確的是_______。

A．該實(shí)驗要求入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量

B．該實(shí)驗要求入射小球和被碰小球必須是金屬材質(zhì)

C．該實(shí)驗通過測量入射小球從斜槽上由靜止釋放的高度h得到小球碰撞前的速度

D．該實(shí)驗通過測量小球做平拋運(yùn)動的豎直位移間接得到小球碰撞前后的速度

（2）實(shí)驗時先使入射小球從斜槽上某一固定位置S多次由靜止釋放，落到位于水平地面的記錄紙上并留下痕跡，從而確定P點(diǎn)的位置；再把被碰小球放在水平槽末端，讓入射小球仍從位置S多次由靜止釋放，跟被碰小球碰撞后，兩球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，從而確定M、N點(diǎn)的位置。實(shí)驗中，確定P點(diǎn)位置時多次落點(diǎn)的痕跡如圖乙所示，刻度尺的零刻線與O點(diǎn)對齊，則OP=_______cm。

（3）該實(shí)驗若要驗證兩小球碰撞前后的動量是否守恒，需要分別測量記錄紙上M點(diǎn)距O點(diǎn)的距離LOM、P點(diǎn)距O點(diǎn)的距離LOP、N點(diǎn)距O點(diǎn)的距離LON。除此之外，還需要測量的物理量是____________，需要驗證的關(guān)系式為_____________（其中涉及需要測量的物理量請用自己設(shè)定的字母表示）。

（4）該實(shí)驗巧妙運(yùn)用了平拋運(yùn)動的規(guī)律。請以平拋運(yùn)動為例，分析論證當(dāng)物體所受的合力與初速度方向不在一條直線上時，物體必做曲線運(yùn)動_______。

Answer 1

【答案】A 39.80 入射小球的質(zhì)量m1 和被碰小球的質(zhì)量m2 見解析

【解析】

（1）[1]．AB、要使兩球發(fā)生對心正碰，兩球半徑應(yīng)相等，為防止入射球碰撞后反彈，入射小球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰小球的質(zhì)量，而對小球的材質(zhì)無要求，故A正確，B錯誤；
C、入射小球從靜止下落過程中會受到回到對其的摩擦力作用，由于摩擦力做功未知，所以不能通過測量入射小球從斜槽上由靜止釋放的高度h得到小球碰撞前的速度，故C錯誤；
D．兩球碰撞后均做平拋運(yùn)動，平拋的初速度為，豎直高度相同，則下落時間相等，故只需要測量平拋的水平位移而不需要測量豎直高度；
故選A；
（2）[2]．為保證減小實(shí)驗誤差，則應(yīng)用最小的圓把所有落點(diǎn)圈起來，其中心為平均落地點(diǎn)，即讀軌跡中心到O點(diǎn)的距離即為OP的長度，毫米刻度尺的最小分度是毫米，所以OP=39.80cm；
（3）[3][4]．據(jù)平拋運(yùn)動可知，落地高度相同，則運(yùn)動時間相同，設(shè)落地時間為t，則：

令入射小球的質(zhì)量為m1和被碰小球的質(zhì)量m2，根據(jù)動量守恒定律有：

m1v0=m1v1+m2v2，

m1LOP=m1LOM+m2LON

則還需測量：入射小球的質(zhì)量m1 和被碰小球的質(zhì)量m2；

（4）[5]．由于物體在平拋運(yùn)動中僅受重力作用，根據(jù)牛頓第二定律可知，其加速度a的方向與重力方向相同，即豎直向下。根據(jù)加速度的定義可知，物體在任意時間△t內(nèi)的速度變化量△v的方向必與加速度a的方向相同，即豎直向下。如圖所示，

由于v0的方向水平向右，而△v的方向豎直向下，由矢量三角形定則可知vt的方向必與v0的方向不同，即運(yùn)動方向發(fā)生改變，則必做曲線運(yùn)動。