Question

用“碰撞試驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。

                                     

（1）試驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量       （填選項前的序號），間接地解決這個問題。

A．小球開始釋放高度

B．小球拋出點距地面的高度

C．小球做平拋運動的射程

（2）圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時，先讓入射球多次從斜軌上同一位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置B，測量平拋射程。然后把被碰小球靜止于軌道的水平部分，再將入射小球從斜軌上相同位置靜止釋放，與小球相撞，并多次重復。接下來要完成的必要步驟是      （填選項的符號）

A．用天平測量兩個小球的質量、

B．測量小球開始釋放高度h

C．測量拋出點距地面的高度H

D．分別找到相碰后平均落地點的位置A、C

E．測量平拋射程，

（3）若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為　　　　　　　（用（2）中測量的量表示）；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足的表達式為  　　　　　　（用（2）中測量的量表示）。

（4）經測定，，小球落地點的平均位置到Ｏ點的距離如圖所示。碰撞前、后_­的動量分別為與，則   ：11；若碰撞結束時的動量為，則=11:    ；所以，碰撞前、后總動量的比值=    ；實驗結果說明                      .

 

 

Answer 1

【答案】

（1）C                             ……………………（1分）

（2）D                             ……………………（1分）

（3）         ……………………（2分）

       ……………………（2分）

（4）14；2.9；；………（每空1分）

誤差允許范圍內，碰撞前、后的總動量不變.………（2分）

【解析】（1）設小球a沒有和b球碰撞，拋出時速度為，球a和球b碰撞后拋出的速度分別為，則我們要驗證動量守恒即：，測速度是關鍵，平拋運動的初速度即，因為平拋運動的高度一定，所以，即，只要測得小球做平拋運動的射程，即可替代速度。

（2）碰撞完畢后，就要測數據驗證了，所以我們由（1）知道可以同過測量它們的射程就可以替代不容易測量的速度，

（3）見（1），彈性碰撞沒有機械能損失，所以還應滿足機械能守恒，

（4）將數據代入（3），因為存在試驗誤差，所以最后等式兩邊不會嚴格相等，所以誤差允許范圍內，碰撞前、后的總動量不變