Question

某同學用如圖的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，先將球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面的記錄紙上留下壓痕，重復10次，再把同樣大小的球b放在斜槽軌道水平段的最右端處靜止，讓球a仍從原固定點由靜止開始滾下，且與b球相碰，碰后兩球分別落在記錄紙上的不同位置，重復10次．
（1）本實驗必須測量的物理量是______．（填序號字母）
A．小球a、b的質量m_a、m_b
B．小球a、b的半徑r
C．斜槽軌道末端到水平地面的高度H
D．球a的固定釋放點到斜槽軌道末端的高度差h
E．小球a、b離開軌道后做平拋運動的飛行時間
F．記錄紙上O點到兩小球的平均落點位置A、B、C的距離

.

OA

、

.

OB

、

.

OC

（2）放上被碰小球，兩球（m_a＞m_b）相碰后，小球a、b的平均落點位置依次是圖中______點和______點．
（3）利用該實驗測得的物理量，也可以判斷兩球碰撞過程中機械能是否守恒．判斷的依據是看ma

.

OB

2與______在誤差允許范圍內是否相等．

Answer 1

（1）小球平拋運動的時間相等，t=

2H g

，a球與b球不碰撞，落在B點，則速度：v0=

. OB

t

，a球與b球碰撞后，a球落在A點，b球落在C點，則碰后a球的速度：
v1=

. OA

t

，b球的速度：v2=

. OC

t

；
本實驗驗證m_av₀=m_av₁+m_bv₂，即：ma

.

OB

=ma

.

OA

+mb

.

OC

，所以需要測量兩球的質量和記錄紙上 O 點到兩小球的平均落點位置 A、B、C 的距離，故A、F正確．
故選：AF．
（2）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．
（3）由于小球小球平拋運動的高度相同，因此時間相等，設時間為t，則a球碰前的速度為：
v0=

. OB

t

a球與b球碰撞后，a球落在A點，b球落在C點，則碰后a球的速度：v1=

. OA

t

，b球的速度：v2=

. OC

t

；
若滿足：

1

2

ma

v

20

=

1

2

ma

v

21

+

1

2

mb

v

22

，則兩球碰撞過程中機械能守恒，即需要驗證：ma

.

OB2

=ma

.

OA2

+mb

.

OC2

，是否成立，即可驗證兩球碰撞過程中機械能是否守恒．
故答案為：（1）A、F；（2）A、C；（3）ma

.

OA2

+mb

.

OC2

．