Question

10．某小组用实验验证物体间相互作用时动量守恒，如图，在水平桌面上固定一与桌面等宽的光滑凹槽导轨（导轨截面如图所示），把两个质量不等的小球A、B置于导轨上，用两小球夹住一轻弹簧，并使轻弹簧处于压缩状态，同时由静止释放两个小球，小球最后落在铺有复写纸、白纸的水平地面上．试完成下列填空：

（1）本实验中需要的测量仪器AC．
A．天平   B．秒表   C．毫米刻度尺   D．打点计时器
（2）为使小球水平抛出，实验前需要使导轨水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？将小球轻放在导轨上，观察其是否滚动
（3）小明同学在某次实验操作中分别测出A、B两小球离开导轨水平射程x_A=12.00cm、x_B=18.00cm，若已知A球质量m_A=0.03kg，则m_B=0.02kg，即可认为验证到动量守恒．
（4）若只改用劲度系数更大的轻弹簧重复上述实验，则A、B两小球水平射程x_A与x_B的比值将不变（选填：“变大”、“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 根据题意及给出的实验装置可明确实验原理：烧断细线后，两球离开桌面做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代．即可进行分析求解．

解答 解：取小球1的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为m₁、m₂，v₁、v₂，平抛运动的水平位移分别为s₁、s₂，平抛运动的时间为t．
需要验证的方程：0=m₁v₁-m₂v₂
又v₁=$\frac{{x}_{1}}{t}$，v₂=$\frac{{x}_{2}}{t}$
代入得到：m₁x₁=m₂x₂
故需要测量两木块的质量m₁和m₂，两木块落地点到桌面边缘的水平距离x₁，x₂
所以需要的器材为刻度尺、天平；
故选AC；
（2）将小球放在桌面边缘，只要小球能保持静止，不再滚动，即说明桌面水平；
两物体的质量m₁，m₂和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x_l、x₂
（3）根据（1）的公式可知
m₁x₁=m₂x₂
代入数据可得：
m_B=0.02kg；
（4）根据公式m₁x₁=m₂x₂可知，改变弹簧进行实验，得出的水平距离与质量成反比；故比值不变；
故答案为：（1）AC；
（2）将小球轻放在导轨上，观察其是否滚动 
（3）0.02
（4）不变

点评 本题是运用等效思维方法，将水平速度变成水平位移进行测量，利用了平抛运动的规律；落地时间相等，这样将不便验证的方程变成容易验证．要注意体会本实验方法．