Question

（18分）、某同学用如图甲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．从左向右依次是ABC点。
 
⑴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
⑵小球a、b的质量m_a、m_b应该满足什么关系?为什么?
_________________________________________________________________。
⑶放上被碰小球后,两小球碰后是否同时落地?如果不是同时落地,对实验结果有没有影响?为什么? _________________________________________________________________。
这时小球a、b的落地点依次是图中水平面上的_____点和_____点．

⑷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,图乙给出了小球a落点附近的情况,由图可得OB距离应为__________cm．
⑸按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是______________．

Answer 1

（1）B、E （2）。防止a球碰撞后反向弹回，再回到碰撞点的过程中因为有摩擦导致速度减小而影响实验结果。（3）同时落地。如果不是同时落地，会影响实验结果。A、C （4）4.59 cm
（5）

试题分析：（1）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，速度可以用水平位移代替。所以需要测量的量为：小球a、b质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离，故选BE。
（2）小球在碰撞过程中水平方向动量守恒，故有m_av₀=m_av₁+m_bv₂，在碰撞过程中动能守恒，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。
小球a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O点最近，b小球距O点最远，而中间一个点是未放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的A、C点。
（4）小球a和b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，都做平抛运动，所以未放小球b时小球a的落地点为B点，由图可知OB距离应为45.450cm;
(5)B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球落点的位置，C为被碰小球落点的位置，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则表明两球碰撞过程中动量守恒，带入数据得