Question

【題目】某同學用如圖所示裝置探究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，實驗裝置和具體做法如下，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實驗時先使A球從斜槽上的某一固定位置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兩球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復這種操作10次，并畫出實驗中A、B兩小球落點的平均位置，圖中F、E點是A碰B球前后的平均落點，J是B球的平均落點，O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的豎直平面，米尺的零點與O點對齊。

（1）為完成本實驗，下列器材那些是必需的？請將這些器材前面的字母填在橫線上________.

A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.圓規

（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量（______）

A.水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離OF

B.A球與B球碰撞后，測量A球與B球落點位置到O點的距離OE、OJ

C.A球和B球在空中飛行的時間

D.測量G點相對于水平槽面的高度

（3）如果碰撞中動量守恒，根據圖中各點間的距離，則下列式子正確的是_______.

A.
B.

C.
D.

Answer 1

【答案】 BCD AB C

【解析】（1）碰撞后兩球都做平拋運動，它們拋出點的高度相同，在空中的運動時間t相同，選擇向右為正方向：由動量守恒定律得，兩邊同時乘以時間t得，則，實驗需要驗證的表達式為： ．
公式可知，需要測量小球的質量，所以需要天平；需要測量小球的水平位移，所以需要使用刻度尺；小球的水平射程落點不是都落在同一個點上，需要取所有落點中靠近中間的點讀數，即可取一個最小的圓的圓心，需要使用圓規；故需要選擇的器材有BCD

（2）水平槽上未放B球時，測量a球落點位置到O點的距離，即測量出碰撞前a球的速度，A正確；A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離，即測量出碰撞后A球的速度，故B正確；小球在空中的運動時間t相同，不需要測量時間，故C錯誤；不需要測量G點相對于水平槽面的高度，故D錯誤．

（3）碰撞后兩球都做平拋運動，它們拋出點的高度相同，在空中的運動時間t相同，選擇向右為正方向：由動量守恒定律得，兩邊同時乘以時間t得，則，實驗需要驗證的表達式為： ，C正確．