Question

12．某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验．先将A球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的B球放在斜槽轨道末水平段的最右端上，让A球仍从同一固定点处由静止开始滚下，和B球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．
（1）在以下选项中，哪些是本次实验必须测量的物理量AC．
A．两球的质量m_A、m_B
B．A球的释放点离斜槽末端的竖直高度h
C．线段$\overline{OM}$、$\overline{OP}$、$\overline{ON}$的长度
D．斜槽末端离纸面的竖直高度H
（2）在本实验中，根据实验测得的数据，当关系式m_aOP=m_aOM+m_bON，成立时，即可验证碰撞过程中动量守恒．
（3）在本实验中，为了尽量减小实验误差，在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是C．
A．入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出
B．入射球与被碰小球碰后能同时飞出
C．入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向
D．入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失．

Answer 1

分析 （1）根据动量守恒定律求出需要验证的表达式，然后根据表达式分析答题．
（2）根据动量守恒分析答题．
（3）在实验中让小球在固定斜槽滚下后，做平抛运动，记录下平抛后运动轨迹．然后在运动轨迹上标出特殊点，对此进行处理，由于是同一个轨迹，因此要求抛出的小球初速度是相同的，所以在实验时必须确保抛出速度方向是水平的，同时固定的斜槽要在竖直面．

解答 解：（1）小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
两边同时乘以时间t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，
则：m_aOP=m_aOM+m_bON，
因此A实验需要测量：两球的质量，两球做平抛运动的水平位移，故选AC．
（2）由（1）可知，实验需要验证的表达式为：m_aOP=m_aOM+m_bON，．
（3）：（1）研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出，只有水平飞出时小球才做平抛运动，故ABD错误，C正确；
故答案为：（1）AC；（2）m_aOP=m_aOM+m_bON；（3）C．

点评 本题考查了验证动量守恒定律的实验器材的选择原理，要减小空气阻力的影响；在实验中如何实现让小球做平抛运动是关键，因此实验中关键是斜槽末端槽口的切线保持水平及固定后的斜槽要竖直．