Question

【題目】某同學用如圖所示的裝置探究A、B兩球在碰撞中動量是否守恒。該同學利用平拋運動測量兩球碰撞前后的速度，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。具體做法是:先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滑下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復上述操作10次，得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滑下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復該操作10次，并畫出實驗中A、B兩小球落點的平均位置。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，E、F、J是實驗中小球落點的平均位置。

（1）為使兩球碰撞是一維碰撞，所選兩球的直徑關系為：A球直徑________（選填“大于”、“小于”或“等于”）B球直徑。

（2）以下選項中，必須進行測量的是________。

A．水平槽上未放B球時，A球落點位置到O點的距離

B．A球與B球碰撞后， A、B球落點位置分別到O點的距離、

C．A球和B球在空中飛行的時間t

D．測量G點相對于水平槽面的高度h

（3）已知兩小球質量mA和mB，該同學通過實驗數據證實A、B兩球在碰撞過程中動量守恒。請寫出該同學判斷動量守恒的表達式_____________________（請用題中符號表示）

Answer 1

【答案】 等于 AB（不全或選錯不得分） mA·OF=mA·OE+mB·OJ

【解析】（1）為了讓兩球發生一維正碰，方向在同一直線上，兩小球的直徑應相等；

（2）根據實驗原理可知，本題根據平拋運動規律驗證動量守恒定律，所以需要測量入射球滑下時平拋的距離和兩球發生碰撞后各自平拋的距離，由于兩端時間可以消去，故不需要測量B球的高度和在空中飛行的時間，故AB正確CD錯誤．

（3）不放B球時小球A的水平射程為；而兩球碰后水平射程分別為、；根據動量守恒定律可知因時間相等，則根據可知：