Question

如圖1所示，某同學(xué)用圖裝置做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)．先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．
（1）本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有以下哪些______．A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H  B．小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b
 C．小球a、b的半徑r  D．小球a、b 離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t   E．記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、
OC   F．a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h
（2）小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b應(yīng)該滿足什么關(guān)系？______
（3）放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？如果不是同時落地，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒有影響？為什么？這時小球a、b的落地點(diǎn)依次是圖中水平面上的______點(diǎn)和______點(diǎn)
（4）為測定未放被碰小球時，小球a落點(diǎn)的平均位置，把刻度尺的零刻線跟記錄紙上的O點(diǎn)對齊，如圖2所示給出了小球a落點(diǎn)附近的情況，由圖可得OB距離應(yīng)為______cm．
（5）按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動量守恒的驗(yàn)證式是______．

Answer 1

（1）要驗(yàn)證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質(zhì)量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運(yùn)動，速度可以用水平位移代替．
所以需要測量的量為：小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b，記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離

.

OA

、

.

OB

、

.

OC

故選BE
（2）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒，故有m_av₀=m_av₁+m_bv₂
在碰撞過程中動能守恒，故有

1

2

m_av₀²=

1

2

m_av₁²+

1

2

m_bv₂²
解得v₁=

ma-mb

ma+mb

v0
要碰后a的速度v₁＞0，即m_a-m_b＞0，m_a＞m_b
（3）是同時落地，碰撞后兩小球做平拋運(yùn)動，高度相同，所以運(yùn)動時間相同，如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響；
a小球和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度減小，所以碰撞后a球的落地點(diǎn)距離O點(diǎn)最近，b小球離O點(diǎn)最遠(yuǎn)，中間一個點(diǎn)是未放b球時a的落地點(diǎn)，所以相碰后，小球a、b的平均落點(diǎn)位置依次是圖中A、C點(diǎn)；
（4）小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，都做平拋運(yùn)動，所以未放被碰小球時小球a的落地點(diǎn)為B點(diǎn)，由圖可知OB距離應(yīng)為45.450cm；
（5）B為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，A為碰后入射小球的位置，C為碰后被碰小球的位置，
碰撞前入射小球的速度v1=

. OB

2h g

碰撞后入射小球的速度
v2=

. OA

2h g

碰撞后被碰小球的速度v3=

. OC

2h g

若m_av₁=m_bv₃+m_av₂則表明通過該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過程中動量守恒
帶入數(shù)據(jù)得：m_a

.

OB

=m_a

.

OA

+m_b

.

OC

故答案為：（1）BE；（2）m_a＞m_b；（3）是同時落地、如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響、A、C；（4）45.450cm；
（5）m_a

.

OB

=m_a

.

OA

+m_b

.

OC