Question

（18分）、某同學用如圖甲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．從左向右依次是ABC點。
 
⑴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m_a、m_b  
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
⑵小球a、b的質量m_a、m_b應該滿足什么關系?為什么?
_________________________________________________________________。
⑶放上被碰小球后,兩小球碰后是否同時落地?如果不是同時落地,對實驗結果有沒有影響?為什么? _________________________________________________________________。
這時小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的_____點和_____點．

⑷為測定未放被碰小球時,小球a落點的平均位置,把刻度尺的零刻線跟記錄紙上的O點對齊,圖乙給出了小球a落點附近的情況,由圖可得OB距離應為__________cm．
⑸按照本實驗方法,驗證動量守恒的驗證式是______________．

Answer 1

（1）B、E （2）。防止a球碰撞后反向彈回，再回到碰撞點的過程中因為有摩擦導致速度減小而影響實驗結果。（3）同時落地。如果不是同時落地，會影響實驗結果。A、C （4）4.59 cm
（5）

試題分析：（1）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，速度可以用水平位移代替。所以需要測量的量為：小球a、b質量ma、mb，記錄紙上O點到A、B、C各點的距離，故選BE。
（2）小球在碰撞過程中水平方向動量守恒，故有m_av₀=m_av₁+m_bv₂，在碰撞過程中動能守恒，故有，要碰撞后a的速度v₁>0,即m_a-m_b>0，m_a>m_b。
（3）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。
小球a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O點最近，b小球距O點最遠，而中間一個點是未放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的A、C點。
（4）小球a和b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，都做平拋運動，所以未放小球b時小球a的落地點為B點，由圖可知OB距離應為45.450cm;
(5)B為碰前入射小球落點的位置，A為碰后入射小球落點的位置，C為被碰小球落點的位置，碰撞前入射小球的速度，碰撞后入射小球的速度，碰撞后被碰小球的速度，若m_av₁=m_bv₃+m_av₂則表明兩球碰撞過程中動量守恒，帶入數據得