Question

某同学用如图1所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近末端的地方，让A球仍从位置G自静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图中的O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点与O点对齐．

（1）碰撞后B球的水平射程应取为

63.5

cm．
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？

ABD

（填选项号）
A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离；
B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离；
C、测量A球或B球的直径；
D、测量A球或B球的质量（或两球质量之比）；
E、测量G点相对水平槽面的高度．
（3）现提供以下实验步骤：
A．确定铅锤线的对应点O；
B．不放m₂，让m₁从斜槽滚下，确定它落地点的位置P；
C．放m₂于斜槽最前端，让m₁从斜槽滚下，与m₂正碰后，确定m₁、m₂落地点的位置M、N；
D．量OM、OP、ON；
E．看m₁

.

OM

+m₂

.

ON

与m₁

.

OP

是否相等，以验证动量守恒定律．
指出上述步骤的不完善之处，

m₁必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放

．

Answer 1

分析：根据实验原理可得m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，根据下落时间相同可得：mA

x0

t

=mA

x1

t

+mB

x2

t

，通过实验的原理确定需要测量的物理量．
本题是通过平抛运动验证动量守恒定律的，必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放，以保证获得相同的初速度．结合表格中的数据求出碰前总动量和碰后总动量，从而求出实验的相对误差，得出实验的结论

解答：解：（1）小球的落点要用尽量小的圆将尽量多的落点圈起来，圆心的位置就是平均落点．碰撞后B球的水平射程为63.5cm．
（2）根据实验的原理知，m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，即mA

x0

t

=mA

x1

t

+mB

x2

t

，可知需要测量的物理量有：水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离；A球与B球碰撞后，A球和B球落点位置到O点的距离；A球和B球的质量．故A、B、D正确，C、E错误．
故选：ABD．
（3）入射小球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速的释放，为了使小球每次都以相同的速度飞出槽口．故该同学的实验步骤不完善的是：必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放．
故答案为：（1）63.5；（2）ABD；（3）m₁必须每次释放小球的位置相同，且由静止释放．

点评：掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键．