Question

【題目】用如圖甲所示裝置結合頻閃照相機拍攝的照片來驗證動量守恒定律，實驗步驟如下：

①用天平測出A、B兩個小球的質量mA和mB；

②安裝好實驗裝置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；

③先不在斜槽的末端放小球B，讓小球A從斜槽上位置P由靜止開始釋放，小球A離開斜槽后，頻閃照相機連續拍攝小球A的兩位置（如圖乙所示）；

④將小球B放在斜槽的末端，讓小球A仍從位置P處由靜止開始釋放，使它們碰撞，頻閃照相機連續拍攝下兩個小球的位置（如圖丙所示）；

⑤測出所需要的物理量。

請回答：

（1）實驗①中A、B的兩球質量應滿足________。

（2）在步驟⑤中，需要在照片中直接測量的物理量有________；（選填“x0、y0、xA、yA、xB、yB”）

（3）兩球在碰撞過程中若動量守恒，滿足的方程是_________。

（4）在以上步驟均認真仔細操作的情況下，試分析該實驗可能還存在的系統誤差原因__________（寫出一條即可但要具體，過于寬泛的不給分）

Answer 1

【答案】 （1）mA＞mB （2）x0、xA、xB（由于頻閃照相機的頻率固定，因此只需要測量小球的水平位移） （3）mAx0＝mAxA＋mBxB （4）見解析；

【解析】（1）為了防止入射球碰后反彈，入射球的質量要大于被碰球的質量，即mA＞mB；
（2）碰撞時應有mAv0=mAvA+mBvB
由平拋規律有x=vt，小球從相同高度落下，故時間相等，上式中兩邊同乘以t，則有：mAx0=mAxA+mBxB，所以需要在照片中直接測量的物理量有，x0、xA、xB
（3）由（2）的分析可知，應驗證的表達式為：mAx0=mAxA+mBxB
（4）由于小球A與B碰撞后，還要在水平槽中運動一小段距離然后才做平拋運動，則在測量拋出后A球的水平射程時要存在誤差.