Question

（1）在“探究碰撞中的守恒量”的实验中，也可以探究“mv²”这个量（对应于动能）的变化情况．
①若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如图1甲所示，弹开后的mv²的总量

 

弹开前mv²的总量（填大于、等于或小于），这是因为

 

．
②若采用图1中乙图的方案，碰撞前mv²的总量

 

碰后mv²的总量（填大于、等于或小于），说明弹性碰撞中

 

守恒．
③若采用图中1丙图的方案，碰撞前mv²的总量

 

碰后mv²的总量（填大于、等于或小于），说明非弹性碰撞中存在

 

损失．
（2）某同学用图2所示的装置做“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静止放置，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

 

；
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
②根据实验要求，m_a

 

m_b（填“大于”、“小于”或“等于”）；
③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？（不必作分析）

 

；
④为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐，下图给出了小球a落点附近的情况，由图3可得OB距离应为

 

 cm；
⑤按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是

 

．

Answer 1

分析：在“探究碰撞中的守恒量”的实验中探究“mv²”这个量（对应于动能）的变化情况，方法就是通过测量滑块的速度的变化，判定能量的转化关系．
根据实验原理可得m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，根据下落时间相同可得，通过实验的原理确定需要测量的物理量．
在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平；

解答：解：（1）①若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如图1甲所示，开始时两个滑块都处于静止状态，弹开的过程弹片的弹性势能转化为滑块的动能，所以弹开后的mv²的总量 大于弹开前mv²的总量．
②若采用图1中乙图的方案，碰撞的过程中两个滑块只受到重力和支持力的作用，且二力大小相等方向相反，是一对平衡力，所以碰撞的过程动量守恒，机械能守恒，碰撞前mv²的总量等于碰后mv²的总量．
③若采用图中1丙图的方案，碰撞之后两个物体以相同的速度运动，所以碰撞前mv²的总量小于碰后mv²的总量，非弹性碰撞中存在 机械能减少．
（2）①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：小球a、b的质量m_a、m_b，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B、E正确，A、C、D、F错误．
故选：BE
②为了使小球碰后不被反弹，入射小球的质量m₁大于被碰小球的质量m₂．
③放上被碰小球后，理论上两小球碰后应该同时落地．不过b球先落地，对实验结果无影响
④用最小的圆尽可能把所有点圈在圆内，圆心的位置即可以看成是小球的平均落点．读数的范围大致在45.95～45.99 cm；    
⑤根据实验的原理知，m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，即ma

x0

t

=ma

x1

t

+mb

x2

t

，可知验证动量守恒的验证式可以是m_aOB=m_aOA+m_bOC．
故答案为：（1）①大于  弹片的弹性势能转化为滑块的动能    ②等于  机械能    ③大于  机械能
（2）①B、E    ②大于    ③b球先落地，对实验结果无影响
④a点位置的范围大致在45.95～45.99 cm    ⑤m_aOB=m_aOA+m_bOC

点评：该题全面考查“探究碰撞中的守恒量”的实验，对该实验的原理、步骤即注意事项都有涉及，是一个非常全面的好题．