Question

（18分）、某同學(xué)用如圖甲裝置做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn).先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)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(fù)10次;再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止,讓a球仍從原固定點(diǎn)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(fù)10次．從左向右依次是ABC點(diǎn)。
 
⑴本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有以下哪些_____________．
A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H 
B．小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b  
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(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC  
F．a(chǎn)球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h
⑵小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b應(yīng)該滿足什么關(guān)系?為什么?
_________________________________________________________________。
⑶放上被碰小球后,兩小球碰后是否同時落地?如果不是同時落地,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒有影響?為什么? _________________________________________________________________。
這時小球a、b的落地點(diǎn)依次是圖中水平面上的_____點(diǎn)和_____點(diǎn)．

⑷為測定未放被碰小球時,小球a落點(diǎn)的平均位置,把刻度尺的零刻線跟記錄紙上的O點(diǎn)對齊,圖乙給出了小球a落點(diǎn)附近的情況,由圖可得OB距離應(yīng)為__________cm．
⑸按照本實(shí)驗(yàn)方法,驗(yàn)證動量守恒的驗(yàn)證式是______________．

Answer 1

（1）B、E （2）。防止a球碰撞后反向彈回，再回到碰撞點(diǎn)的過程中因?yàn)橛心Σ翆?dǎo)致速度減小而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（3）同時落地。如果不是同時落地，會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。A、C （4）4.59 cm
（5）

試題分析：（1）要驗(yàn)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(zhì)量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運(yùn)動，速度可以用水平位移代替。所以需要測量的量為：小球a、b質(zhì)量ma、mb，記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離，故選BE。
（2）小球在碰撞過程中水平方向動量守恒，故有m_av₀=m_av₁+m_bv₂，在碰撞過程中動能守恒，故有，要碰撞后a的速度v₁>0,即m_a-m_b>0，m_a>m_b。
（3）同時落地，碰撞后兩小球做平拋運(yùn)動，高度相同，所以運(yùn)動時間相同。如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響。
小球a和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度減小，所以碰撞后a球的落地點(diǎn)距O點(diǎn)最近，b小球距O點(diǎn)最遠(yuǎn)，而中間一個點(diǎn)是未放b球時a的落地點(diǎn)，所以相碰后，小球a、b的平均落點(diǎn)位置依次是圖中的A、C點(diǎn)。
（4）小球a和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(yùn)動，所以未放小球b時小球a的落地點(diǎn)為B點(diǎn)，由圖可知OB距離應(yīng)為45.450cm;
(5)B為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，A為碰后入射小球落點(diǎn)的位置，C為被碰小球落點(diǎn)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m_av₁=m_bv₃+m_av₂則表明兩球碰撞過程中動量守恒，帶入數(shù)據(jù)得