Question

1．利用所学物理知识解答问题：
（1）“验证动量守恒定律”的实验装置原来的教科书采用图甲所示的方法，经过编者修改后，现行的教科书采用图乙所示的方法．两个实验装置的区别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的球心在同一水平线上；上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球和被碰小球做平抛运动的抛出点分别在通过O、O′点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置，比较这两个实验装置，下列说法正确的是AD
A．采用图甲所示的实验装置时，需要测出两小球的直径
B．采用图乙所示的实验装置时，需要测出两小球的直径
C．为了减小误差，采用图甲所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
D．为了减小误差，采用图乙所示的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
（2）在做“验证动量守恒定律”的实验中：如果采用（1）题图乙所示装置做实验，某次实验得出小球的落点情况如图丙所示，
①为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是AC．（填下列对应的字母）
A．直尺    B．游标卡尺    C．天平   D．弹簧秤    E．秒表
?②设入射小球的质量为m₁，被碰小球的质量为m₂，则关系式（用m₁、m₂及图中字母表示）m₁OP=m₁OM+m₂ON成立，即表示碰撞中动量守恒．
?③图中数据单位统一，假设碰撞动量守恒，则碰撞小球质量m₁和被碰撞小球质量m₂之比m₁：m₂=4：1．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，知道实验中的注意事项即可解答；
（2）根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式，并根据图丙中数据确定水平射程，从而根据表达式分析质量之比．

解答 解：（1）A、采用图（甲）的实验装置时，两球水平抛出的起点不同，故为测出入射球碰撞后的水平位移，需要测出两小球的直径，故A正确；
B、采用图（乙）的实验装置时，由于两小球抛出点相同，故不需要测出两小球的直径，故B错误；
C、不论采用哪个图做实验，斜槽轨道末端的切线都要求水平，采用图（甲）的实验装置时，斜槽末端水平部分不一定要光滑．故C错误；
D、采用图（乙）的实验装置时，碰撞后A要在水平面上继续运动一段距离后再做平抛运动，为减小实验误差，应使斜槽末端水平部分尽量光滑，故D正确；
故选：AD．
（2）①②根据实验原理可得：m_av₀=m_bv₁+m_bv₂，
又因下落时间相同，即可求得：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
则若碰撞过程中动量守恒，则其表达式为m₁OP=m₁OM+m₂ON
故只需验证m₁OP=m₁OM+m₂ON成立即可保证动量守恒，故实验中需要测量的物理量有质量和水平射程；因此应用到直尺和天平，故选AC；
③由图丙所示可知，OP=25.5cm，OM=15.5cm，ON=40.0cm．
如果两球碰撞过程动量守恒，则：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
代入数据求得：m₁：m₂=4：1
故答案为：（1）AD； （2）①AC；②?m₁OP=m₁OM+m₂ON?③4：1

点评 本题主要考查了“验证动量守恒定律”的实验的原理及要求以及数据处理等基础知识，掌握实验原理、应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式即可正确解题．