Question

某同学用图示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m_a、m_b
C、小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
D、记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
E、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
答：______．
（2）小球a、b的质量，应该满足m_a______m_b关系（填大于，等于，小于）
（3）按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是：______OB=m_a+m_b

Answer 1

【答案】分析：（1）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．
（2）小球a和小球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，由平抛运动规律不难判断出各自做平抛运动的落地点，根据平抛运动的特点求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等．
解答：解：（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的质量m_a、m_b，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
故选BD
（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有m_av=m_av₁+m_bv₂
在碰撞过程中动能守恒故有m_av²=m_av₁²+m_bv₂²
解得v₁=
要碰后a的速度v₁＞0，即m_a-m_b＞0，
故答案为：大于．
（3）B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为碰后被碰小球的位置，
碰撞前a的速度
碰撞后a的速度

碰撞后b的速度
若m_av₁=m_bv₃+m_av₂则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，
带入数据得：m_a=m_a+m_b
故本题答案为：BD；大于；m_a=m_a+m_b
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．