15.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1所示,斜槽與水平槽圓滑連接.安裝好實驗裝置,在地上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙,記下重錘線所指的位置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?jié)L下,并落在地面上.重復(fù)多次,用盡可能小的圓,把小球的所有落點圈在里面,其圓心就是小球落點的平均位置;
步驟2:把小球2放在斜槽前端邊緣位置B,讓小球1從A點由靜止?jié)L下,使它們碰撞.重復(fù)多次,并使用與步驟1同樣的方法分別標(biāo)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)對于上述實驗操作,下列說法正確的是ADE
A.應(yīng)使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下
B.斜槽軌道必須光滑
C.實驗過程中,白紙可以移動,復(fù)寫紙不能移動
D.斜槽軌道末端必須水平
E.小球1的質(zhì)量應(yīng)大于小球2的質(zhì)量
(2)本實驗除需測量線段OM、OP、ON的長度外,還需要測量的物理量有C.
A.A、B兩點間的高度差h
1 B.B點離地面的高度h
2C.小球1和小球2的質(zhì)量m
1、m
2 D.小球1和小球2的半徑r
(3)當(dāng)所測物理量滿足表達(dá)式m
1OP=m
1OM+m
2ON(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律.如果還滿足表達(dá)式m
1OP
2=m
1OM
2+m
2ON
2(用所測物理量的字母表示)時,即說明兩球碰撞時無機械能損失.
(4)完成上述實驗后,某實驗小組對上述裝置進(jìn)行了改造,如圖2所示.在水平槽末端與水平地面間放置了一個斜面,斜面的頂點與水平槽等高且無縫連接.使小球1仍從斜槽上A點由靜止?jié)L下,重復(fù)實驗步驟1和2的操作,得到兩球落在斜面上的平均落點M′、P′、N′.用刻度尺測量斜面頂點到M′、P′、N′三點的距離分別為l
1、l
2、l
3.則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達(dá)式為${m}_{1}\sqrt{{l}_{2}}={m}_{1}\sqrt{{l}_{1}}+{m}_{2}\sqrt{{l}_{3}}$(用所測物理量的字母表示).