Question

某同學用圖甲所示的光滑軌道裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律，則：
（1）A球從G處自由釋放，在水平軌道末端R處與B球碰撞，B球著地的點跡如乙圖所示，則碰后B球的水平射程為

 

cm．
（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？
答：

 

（填選項號）．
（A）水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離
（B）A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離
（C）測量A球或B球的直徑
（D）測量A球和B球的質量（或兩球質量之比）
（E）測量G點相對于水平槽面的高度
（3）設兩球的質量分別為m_A、m_B，且m_A＞m_B，如甲圖所示，重垂線投影點為O，球的著地點跡的中心位置為M、P、N．用兩球碰撞來驗證動量守恒，滿足：

 

（根據實驗中測得的物理量、長度等，用字母符號表示）．

Answer 1

分析：（1）由圖乙所示刻度尺確定其分度值，然后讀出刻度尺的示數．
（2）根據實驗原理和實驗目的可以知道驗證動量守恒定律實驗中哪些量要測量，怎么通過物理規律測量．
（3）根據動量守恒定律及圖示實驗數據，寫出需要驗證的表達式．

解答：解：（1）由圖乙所示可知，刻度尺的分度值為1mm，對球落點的平均位置讀數，為65.5cm．
（2）小球離開軌道后做平拋運動，小球下落的高度相同，在空中的運動時間t相同，由x=vt可知，小球的水平位移與小球的初速度v成正比，可以用小球的水平位移代小球的初速度，如果小球動量守恒，滿足關系式：m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，故有m_Av₀t=m_Av₁t+m_Bv₂t，即m_AOP=m_AOM+m_BON；由此可知：
A、水平槽上未放B球時，需要測量A球落點位置到O點的距離OP，故A正確；
B、A球與B球碰撞后，需要測量A球落點位置到O點的距離OM，故B正確；
C、只要測量A球與B球的直徑相等即可，不需要測出它們的直徑大小，故C錯誤；
D、驗證動量守恒需要測量A球和B球的質量（或兩球質量之比），故D正確；
E、不需要測量G點相對于水平槽面的高度，故E錯誤；故選ABD．
（3）由（2）知，實驗需要驗證的關系式是：m_AOP=m_AOM+m_BON．
故答案為：（1）65.5；（65.0～66.5均正確）；（2）A、B、D；（3）m_AOP=m_AOM+m_BON．

點評：本題考查了刻度尺的讀數、實驗需要測量的量、實驗數據處理等問題，知道實驗的實驗原理是正確解題的關鍵，分析圖示情景即可正確解題．