Question

15．某同學用如圖所示的（a）圖裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞中的守恒量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復上述操作10次，得到10個落點痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復這種操作10次，圖（a）中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，B球落點痕跡如圖 （b），其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊
（1）除了圖中器材外，實驗室還備有下列器材，完成本實驗還需要用到的器材有BCE（填選項號）
A．秒表 B．天平 C．毫米刻度尺D．打點計時器（及電源和紙帶） E．圓規F彈簧測力計    G．游標卡尺
（2）從圖（b）可以測出碰撞后B球的水平射程應取為64.7（填64.2cm-65.2cm之間均可）cm．
（3）在以下選項中，ABD是本次實驗必須進行的測量（填選項號）
A．水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離
B．A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離
C．測量A球或B球的直徑
D．測量A球和B球的質量（或兩球質量之比）
E．測量G點相對于水平槽面的高度．

Answer 1

分析 （1）根據實驗原理求出需要驗證的表達式，然后選擇實驗器材；
（2）碰撞后b球的水平射程落點如圖b所示，取所有落點中靠近中間的點讀數，即可取一個最小的圓的圓心，根據圖乙所示確定刻度尺的分度值，然后讀出其示數；
（3）根據動量守恒定律求出需要驗證的表達式，然后根據表達式分析答題．

解答 解：（1）小球離開軌道后做平拋運動，小球在空中的運動時間相同，小球的水平位移與其初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，實驗需要驗證：
m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂，即${m}_{1}×\frac{OP}{t}={m}_{1}×\frac{OD}{t}+{m}_{2}\frac{ON}{t}$，約掉時間得：m₁OP=m₁OD+m₂ON，實驗需要測量小球的質量、小球落地點的位置，測量質量需要天平，測量小球落地點的位置需要毫米刻度尺，確定小球位置需要用圓規，因此需要的實驗器材有：BCE．
（2）碰撞后b球的水平射程落點如圖（b）所示，取所有落點中靠近中間的點讀數，即可取一個最小的圓的圓心，約為64.7cm，在范圍64.2cm-65.2cm內均可；
（3）A、水平槽上未放b球時，測量a球落點位置到O點的距離，即測量出碰撞前a球的速度，故A正確；
B、a球與b球碰撞后，測量a球落點位置到O點的距離，即測量出碰撞后a球的速度，故B正確；
C、不需要測量a球或b球的直徑，故C錯誤；
D、測量a球和b球的質量（或兩球質量之比），用來表示出球的質量，故D正確；
E、不需要測量G點相對于水平槽面的高度，故E錯誤．
故選：ABD．
故答案為：（1）BCE；（2）64.7（填64.2cm-65.2cm之間均可）；（3）ABD．

點評 本題考查了刻度尺讀數、確定實驗需要測量的量，對刻度尺讀數時要先確定其分度值，然后再讀數，讀數時視線要與刻度線垂直；求出需要實驗要驗證的表達式是正確答題的前提與關鍵．