Question

17．如图所示是已调整好的验证碰撞中动量守恒的实验装置，A、B是直径均为d，质量分别为m_A、m_B的两个小球，且m_A＞m_B．
（1）为完成本实验，下列哪些器材是必要的BCD（填字母代号）
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．圆规
（2）图中M、P、N是按正确步骤所得的小球落地的平均位置点，则入射小球A单独滑下时，落地点是P点；与小球B碰后，入射小球A的落地点为M点
（3）量出M、P、N各点到O点的距离L₁、L₂、L₃，写出动量守恒的表达式为m_AL₂=m_AL₁+m_BL₃．

Answer 1

分析 应用动量守恒定律求出需要验证的表达式．
两球碰撞后做平抛运动，根据平抛运动规律求出球的速度，然后应用动量守恒定律答题．

解答 解：（1）小球离开轨道后做平抛运动，抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，
如果碰撞过程动量守恒，则m_Av₁=m_Av₁′+m_Bv₂，
两边同时乘以时间t得：m_Av₁t=m_Av₁′t+m_Bv₂t，
则m_A•OP=m_A•OM+m_B•ON，即：m_AL₂=m_AL₁+m_BL₃，
由此可知，实验需要测出小球质量、小球的水平位移，
测质量需要天平，测水平位移需要刻度尺，故需要的测量工具为：天平、刻度尺．为了确定落点，还需要用到圆轨；故选：BCD；
（2）由图示可知，入射球A单独滑下时，平抛后落点为P．由图示可知，与B碰撞后，入射球A的落点为M，被碰球B的落点为N．
（3）由（1）可知，动量守恒的表达式为：m_AL₂=m_AL₁+m_BL₃；
故答案为：（1）BCD；（2）P；M；（3）m_AL₂=m_AL₁+m_BL₃．

点评 本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．关键知道实验的原理，以及知道实验中所注意的事项．