Question

【題目】某同學利用如圖所示的裝置進行“驗證動量守恒定律”的實驗，操作步驟如下：

①在水平桌面上的適當位置固定好彈簧發射器，使其出口處切線與水平桌面相平；

②在一塊長平木板表面先后釘上白紙和復寫紙，將該木板豎直并貼緊桌面右側邊緣。將小球a向左壓縮彈簧并使其由靜止釋放，a球碰到木板，在白紙上留下壓痕P；

③將木板向右水平平移適當距離，再將小球a向左壓縮彈簧到某一固定位置并由靜止釋放，撞到木板上，在白紙上留下壓痕P2；

④將半徑相同的小球b放在桌面的右邊緣，仍讓小球a從步驟③中的釋放點由靜止釋放，與b球相碰后，兩球均撞在木板上，在白紙上留下壓痕P1、P3。

(1)下列說法正確的是__________。

A.小球a的質量一定要大于小球b的質量

B.彈簧發射器的內接觸面及桌面一定要光滑

C.步驟②③中入射小球a的釋放點位置一定相同

D.把小球輕放在桌面右邊緣，觀察小球是否滾動來檢測桌面右邊緣末端是否水平

(2)本實驗必須測量的物理量有_________。

A.小球的半徑r

B.小球a、b的質量m1、m2

C.彈簧的壓縮量x1，木板距離桌子邊緣的距離x2

D.小球在木板上的壓痕P1、P2、P3分別與P之間的豎直距離h1、h2、h3

(3)用(2)中所測的物理量來驗證兩球碰撞過程中動量是否守恒，當滿足關系式______時，則證明a、b兩球碰撞過程中動量守恒。

Answer 1

【答案】AD BD

【解析】

(1)[1]．A.小球a的質量一定要大于小球b的質量，以防止入射球碰后反彈，選項A正確；

B.彈簧發射器的內接觸面及桌面不一定要光滑，只要a球到達桌邊時速度相同即可，選項B錯誤；

C.步驟②③中入射小球a的釋放點位置不一定相同，但是步驟③④中入射小球a的釋放點位置一定要相同，選項C錯誤；

D.把小球輕放在桌面右邊緣，觀察小球是否滾動來檢測桌面右邊緣末端是否水平，選項D正確。

故選AD。

(2) [2]．小球離開斜槽后做平拋運動，設其水平位移為L，則小球做平拋運動的時間

小球的豎直位移

解得

碰撞前入射球a的水平速度

碰撞后入射球a的水平速度

碰撞后被碰球b的水平速度

如果碰撞過程系統動量守恒，則

m1v1=m1v2+m2v3

即

整理得

則要測量的物理量是：小球a、b的質量m1、m2和小球在木板上的壓痕P1、P2、P3分別與P之間的豎直距離h1、h2、h3，故選BD。

(3)[3]．由以上分析可知當滿足關系式

時，則證明a、b兩球碰撞過程中動量守恒。