Question

【題目】如圖所示，某同學(xué)用圖裝置做驗(yàn)證動(dòng)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．

（1）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(shí)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

（2）小球a、b的質(zhì)量ma、mb應(yīng)該滿足什么關(guān)系？ ______

（3）放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時(shí)落地？______(填”是”或”否”) 如果不是同時(shí)落地，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有沒有影響？______(填”有”或”無”)這時(shí)小球a、b的落地點(diǎn)依次是圖中水平面上的____點(diǎn)和______點(diǎn)

（4）按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動(dòng)量守恒的驗(yàn)證式是____________________________．

Answer 1

【答案】 ①BE ②ma>mb ③是 有 A C ④maOB= maOA+ mbOC

【解析】（1）由題意知，要驗(yàn)證動(dòng)量守恒，就需要知道碰撞前后的動(dòng)量，所以要測量兩個(gè)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(dòng)，根據(jù)x=vt，因運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，所以速度可以用水平位移代替。所以需要測量的量為：小球a、b的質(zhì)量ma、mb，記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC，所以選擇BE；（2）在小球碰撞過程中水平方向動(dòng)量守恒，故有mav0=mav1+mbv2，在碰撞過程中動(dòng)能守恒，故有，解得，要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb；（3）是同時(shí)落地，碰撞后兩小球做平拋運(yùn)動(dòng)，高度相同，所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響；a小球和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)距離O點(diǎn)最近，b小球離O點(diǎn)最遠(yuǎn)，中間一個(gè)點(diǎn)是未放b球時(shí)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A、C點(diǎn)；（4）根據(jù)動(dòng)量守恒mav0=mav1+mbv2，由于運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，故可以位移代替速度，即maOB= maOA+ mbOC。