Question

【題目】某同學用圖中所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗。先將a球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把大小相同的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止放置，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次。

(1)本實驗必須測量的物理量有________

A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H

B．小球a、b的質量ma、mb

C．小球a、b的半徑r

D．小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t

E．記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC

F．a球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h

(2)根據實驗要求，兩小球的質量關系為ma__________mb(填“大于”、“小于”或“等于”)；

(3)放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？____________（填“同時落地”、“a球先落地”或“b球先落地”），如果不是同時落地，對實驗結果有沒有影響？____________（填“有影響”、“沒有影響”）；

(4)為測定未放小球b時，小球a落點B的平均位置，把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點對齊，圖中給出了小球a落點附近的情況，由圖可得OB距離應為__________ cm；

(5)按照本實驗方法，驗證動量守恒的驗證式是_____________________。（用題中測得物理量的符號表示）

Answer 1

【答案】BE 大于 b球先落地 對實驗結果無影響 45.95(45.92~45.98) maOB＝maOA＋mbOC

【解析】

（1）要驗證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運動，速度可以用水平位移代替（2）小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，都做平拋運動，由平拋運動規律不難判斷出各自做平拋運動的落地點，根據平拋運動的特點求出碰撞前后兩個小球的速度，根據動量的公式列出表達式，代入數據看碰撞前后的動量是否相等．

（1）根據實驗原理，利用平拋的水平距離和物體質量的乘積列動量守恒，所以需要測量小球a、b的質量ma、mb，記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC。故選BE。（2）要使碰后a球的速度大于零，水平向右，故兩球的關系是ma 應大于mb,，

（3）b球先落地，b球先做的平拋運動。
（4）不影響實驗結果。因為兩小球各自做平拋運動的時間是相等的。

（5）小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，都做平拋運動，所以未放被碰小球時小球a的落地點為B點，由圖可知OB距離應為45.95cm；

（6）B為碰前入射小球落點的位置，A為碰后入射小球的位置，C為碰后被碰小球的位置，
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mav1=mbv3+mav2則表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒
帶入數據得：maOB＝maOA＋mbOC