Question

【題目】用半徑相同的小球1和小球2的碰撞驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示，斜槽與水平槽平滑連接．安裝好實驗裝置，在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，記下鉛垂線所指的位置O.接下來的實驗步驟如下：

步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止滾下，并落在地面上．重復多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，認為其圓心就是小球落點的平均位置；

步驟2：把小球2放在斜槽前端邊緣處的B點，讓小球1從A點由靜止滾下，使它們碰撞．重復多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置；

步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N離O點的距離，即線段OM、OP、ON的長度．

(1)在上述實驗操作中，下列說法正確的是________．

A．小球1的質量一定大于小球2的質量，小球1的半徑可以大于小球2的半徑

B．將小球靜止放置在軌道末端看小球是否滾動來檢測斜槽軌道末端是否水平

C．小球在斜槽上的釋放點應該越高越好，這樣碰前的速度大，測量誤差較小

D．復寫紙鋪在白紙的上面，實驗過程中復寫紙可以隨時拿起來看印跡是否清晰并進行移動

(2)以下提供的器材中，本實驗必需的有（____）

A．刻度尺　　B．游標卡尺　　C．天平　　D．秒表

(3)設小球1的質量為m1，小球2的質量為m2，MP的長度為l1，ON的長度為

l2，則本實驗驗證動量守恒定律的表達式為________．

Answer 1

【答案】BD AC m1·l1＝m2·l2

【解析】

(1)根據實驗注意事項分析答題；

(2)根據實驗需要測量的量選擇實驗器材；

(3)小球離開水平軌道后做平拋運動，根據實驗數據與動量守恒定律求出實驗需要驗證的表達式。

(1) A項：驗證動量守恒定律實驗中，入射球1的質量一定要大于被碰球2的質量，兩球的直徑應相等，故A錯誤；

B：將小球靜止放置在軌道末端，如果小球不滾動，水面斜槽軌道末端水平，否則斜槽末端不水平，故B正確；

C項：小球在斜槽上的釋放點高度應適當，如果釋放點的高度太高，小球離開軌道后的水平位移太大，小球將落在復寫紙之外，不能確定小球的落地點，小球的釋放高度不是越高越好，故C錯誤；

D項：復寫紙鋪在白紙的上面，實驗過程中復寫紙可以隨時拿起看印跡是否清晰，只要不移動地面上的白紙，可以隨便移動復寫紙的位置，故D正確。

故應選：BD。

(2)實驗過程中需要測量入射球與被碰球的質量，因此實驗需要天平；實驗時需要測出小球落地點的水平位移，因此實驗需要刻度尺，故AC正確。

(3) 球離開水平軌道后做平拋運動，由于小球的豎直分位移相等，因此它們在空中的運動時間相等，小球的水平位移與它的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度；由圖示可知，碰撞前小球1的落地點是P，兩球碰撞，球1的落地點是M，球2的落地點是N，實驗需要驗證：m1OP=m10M+m20N，m1（OP-OM）=m20N，

m1MP=m20N，則m1l1=m2l2，本實驗驗證動量守恒定律的表達式為：m1l1=m2l2.。