Question

某同学在探究物体弹性碰撞的特点时，先提出了如下假设：①两个物体碰撞前后各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变的；②两个物体碰撞前后各自的质量与自己速度的二次方的乘积之和是不变的．为了验证这个假设，该同学设计了如图1所示的实验装置．先将弹性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；再把同样尺寸大小的弹性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）在安装斜槽轨道时，要注意______．选择弹性小球a、b时，小球a、b的质量m_a、m_b应该满足关系：m_a______m_b（填“＞”或“=”或“＜”），理由是______．
（2）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m_a、m_b
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时间t
E．记录纸上O点到A、B、C各点的距离S_OA、S_OB、S_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
（3）该同学设计了一个实验数据表格，见表一．从表中可以看出，有些物理量并非实验中直接测出的，请你将表中不能直接测出的物理量换成能直接测出的物理量，而不影响实验探究的目的，并将结果对应填在表二中．
表一：

	碰撞前	碰撞后
质量	ma	ma	mb
速度	va	v’a	v’b
mv	mava	mav’a+mbv’b
mv2	mav2a	mav’2a+mbv’2b

表二：

	碰撞前	碰撞后
质量
速度
mv
mv2

（4）为测定未放被碰小球时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻线跟记录纸上的O点对齐，图2给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为______cm．
（5）该同学通过对实验数据的分析和处理验证了他的假设，这就表明物体在弹性碰撞中有两个物理量是守恒的，这两个物理量分别是______、______．

Answer 1

【答案】分析：通过实验的原理确定在实验中需要测量的物理量，验证动量守恒定律需要测量动量，则需要测量入射小球和被碰小球的质量，以及速度，速度可以通过平抛运动的水平位移代替．在弹性碰撞的过程中，动量守恒、机械能守恒．
解答：解：（1）在安装斜槽轨道时，要注意调整斜槽末端水平，保证小球做平抛运动．选择弹性小球a、b时，入射小球的质量大于被碰小球的质量，防止入射小球反弹．
（2）在实验中，需验证动量是否守恒，需测量两小球的质量，记录纸上O点到A、B、C各点的距离S_OA、S_OB、S_OC，因为平抛运动的时间相等，水平距离的大小代表速度的大小．故选BE．
（3）小球碰撞前后的速度可以通过平抛运动的水平位移代替，如表格所示．
（4）OB的距离为落点的平均位置，大小等于46.41cm．
（5）物体在弹性碰撞的过程中，系统动量守恒，机械能守恒．
故答案为：
（1）调整斜槽末端水平，＞，防止入射小球反弹；
（2）B、E （3）见下表 
（4）46.41；（5）动量 机械能．

	碰撞前	碰撞后
质量	ma	ma	mb
速度	SoB	SoA	S0C
mv	ma SoB	masoA+mbS0C
mv2	maS2oB	m S2oA+mbS20C

点评：解决本题的关键理解该实验的原理，知道如何去减小实验的误差，通过实验的原理确定需要测量的物理量，知道小球的速度可以间接测量．