Question

【題目】如圖所示，某同學用圖裝置做驗證動量守恒定律的實驗．先將a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，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10次．

（1）本實驗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的質量ma、mb

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點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC

F．a球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h

（2）小球a、b的質量ma、mb應該滿足什么關系？ ______

（3）放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？______(填”是”或”否”) 如果不是同時落地，對實驗結果有沒有影響？______(填”有”或”無”)這時小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的____點和______點

（4）按照本實驗方法，驗證動量守恒的驗證式是____________________________．

Answer 1

【答案】 ①BE ②ma>mb ③是 有 A C ④maOB= maOA+ mbOC

【解析】（1）由題意知，要驗證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運動，根據x=vt，因運動的時間相同，所以速度可以用水平位移代替。所以需要測量的量為：小球a、b的質量ma、mb，記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC，所以選擇BE；（2）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒，故有mav0=mav1+mbv2，在碰撞過程中動能守恒，故有，解得，要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb；（3）是同時落地，碰撞后兩小球做平拋運動，高度相同，所以運動時間相同，如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實驗結果有影響；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球的落地點距離O點最近，b小球離O點最遠，中間一個點是未放b球時a的落地點，所以相碰后，小球a、b的平均落點位置依次是圖中A、C點；（4）根據動量守恒mav0=mav1+mbv2，由于運動的時間相同，故可以位移代替速度，即maOB= maOA+ mbOC。