Question

【題目】如圖所示，用碰撞實驗器可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系：先安裝好實驗裝置，在水平面上鋪一張白紙，白紙上鋪放復寫紙，在白紙上記錄下重垂線所指的位置O。接下來的實驗步驟如下：

步驟1：不放小球2，讓小球1從斜槽上A點由靜止滾下，并落在水平面上。重復多次，用盡可能小的圓，把小球的所有落點圈在里面，其圓心就是小球落點的平均位置P點；

步驟2：把小球2放在斜槽末端B點，讓小球1從A點由靜止滾下，使它們碰撞。重復多次，并使用與步驟1同樣的方法分別標出碰撞后兩小球落點的平均位置M、N點；

步驟3：用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置M、P、N到O點的距離，即OM、OP、ON的長度。

（1）對于上述實驗操作，下列說法正確的是______。

A.應使小球每次從斜槽上相同的位置自由滾下

B.斜槽軌道必須光滑

C.小球1的質量應大于小球2的質量

（2）上述實驗除需測量OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量有______。

A.B點距地面的高度h

B.小球1和小球2的質量、

C.小球1和小球2的半徑r

（3）當所測物理量滿足表達式_______用實驗所測物理量的字母表示時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律。如果還滿足表達式_____用實驗所測量物理量的字母表示時，即說明兩球碰撞時無機械能損失。

Answer 1

【答案】AC B m1OP=m1OM+m2ON m1OP2=m1OM2+m2ON2

【解析】

（1）[1]．因為平拋運動的時間相等，根據x=vt，所以用水平射程可以代替速度，則需測量小球平拋運動的射程間接測量速度．故應保證斜槽末端水平，小球每次都從軌道上同一點滑下，但是軌道不一定光滑；同時為了小球2能飛的更遠，防止1反彈，球1的質量應大于球2的質量；故AC正確，B錯誤；故選AC.

（2）[2]．根據動量守恒得，m1OP=m1OM+m2ON，所以除了測量線段OM、OP、ON的長度外，還需要測量的物理量是小球1和小球2的質量m1、m2．故選B．

（3）[3]．因為平拋運動的時間相等，則水平位移可以代表速度，OP是A球不與B球碰撞平拋運動的位移，該位移可以代表A球碰撞前的速度，OM是A球碰撞后平拋運動的位移，該位移可以代表碰撞后A球的速度，ON是碰撞后B球的水平位移，該位移可以代表碰撞后B球的速度，要驗證的關系是：

m1v0=m1v1+m2v2

將速度換成位移，則所測物理量滿足表達式為：

m1OP=m1OM+m2ON

由功能關系可知，只要

成立則機械能守恒，故若

m1OP2=m1OM2+m2ON2

說明碰撞過程中機械能守恒．