Question

【題目】為驗證“兩小球碰撞過程中動量守恒”，某同學用如圖所示的裝置依次進行了如下的實驗操作：
Ⅰ．將斜槽軌道的末端調整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復寫紙，并將該木板豎直立于緊靠槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；
Ⅱ．將木板向右平移適當的距離固定，再使小球a從原固定點處由靜止釋放，撞到木板上得到痕跡B；
Ⅲ．把半徑與a相同的小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球a仍從原固定點處由靜止釋放，和小球b相碰后，兩球撞在木板上得到痕跡A和C；
Ⅳ．用天平測得a、b兩小球的質量分別為ma、mb，用刻度尺測量紙上O點到A、B、C三點的距離分別為y1、y2、y3；根據上述實驗過程，回答：

（1）所選用的兩小球質量關系應為ma____mb（填“＜”、“＞”、或“=”）;

（2）小球a下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對實驗結果 ____產生誤差（填“會”或“不會”）；

（3）用實驗中所測得的量來驗證兩小球碰撞過程動量守恒，其表達式為____________。

Answer 1

【答案】 ＞ 不會

【解析】（1）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒定律故有：mav0=mav1+mbv2
在碰撞過程中動能守恒，故有： mav02＝mav12+mbv22
解得： ，知要使a球的速度方向不變，則ma＞mb．
（2）此實驗只要保證小球a到達斜槽末端的速度相等即可，則若小球a與斜槽有摩擦，對實驗結果無影響；
（3）小球平拋運動的時間 ，則初速度： ，知平拋運動的初速度與下降高度二次方根的倒數成正比，當P0=P1+P2，即： 時，動量守恒．