题目内容
【题目】如图所示,某同学用图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球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,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)本实验必须测量的物理量有以下哪些______.
A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H
B.小球a、b的质量ma、mb
C.小球a、b的半径r
D.小球a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
F.a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
(2)小球a、b的质量ma、mb应该满足什么关系? ______
(3)放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?______(填”是”或”否”) 如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?______(填”有”或”无”)这时小球a、b的落地点依次是图中水平面上的____点和______点
(4)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是____________________________.
【答案】 ①BE ②ma>mb ③是 有 A C ④maOB= maOA+ mbOC
【解析】(1)由题意知,要验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度,碰撞前后小球都做平抛运动,根据x=vt,因运动的时间相同,所以速度可以用水平位移代替。所以需要测量的量为:小球a、b的质量ma、mb,记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC,所以选择BE;(2)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒,故有mav0=mav1+mbv2,在碰撞过程中动能守恒,故有,解得
,要碰后a的速度v1>0,即ma-mb>0,ma>mb;(3)是同时落地,碰撞后两小球做平抛运动,高度相同,所以运动时间相同,如果不同,则不能用水平位移代替碰撞后的速度,对实验结果有影响;a小球和b小球相撞后,b小球的速度增大,a小球的速度减小,所以碰撞后a球的落地点距离O点最近,b小球离O点最远,中间一个点是未放b球时a的落地点,所以相碰后,小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点;(4)根据动量守恒mav0=mav1+mbv2,由于运动的时间相同,故可以位移代替速度,即maOB= maOA+ mbOC。
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