Question

某同學用如圖所示的裝置做“驗證動量守恒定律”的實驗，先將球a從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面的記錄紙上留下壓痕，重復10次，再把同樣大小的球b放在斜槽軌道水平段的最右端處靜止，讓球a仍從原固定點由靜止開始滾下，且與b球彈性相碰，碰后兩球分別落在記錄紙上的不同位置，重復10次．(兩球都是在斜槽末端處的O點正上方水平飛出，且ma>mb)

(1)本實驗必須測量的物理量是．(       )(填序號字母)
A． 小球a、b的質量ma、mb
B． 小球a、b的半徑r
C． 斜槽軌道末端到水平地面的高度H
D． 球a的固定釋放點到斜槽軌道末端的高度差h
E． 小球a、b離開軌道后做平拋運動的飛行時間
F． 記錄紙上O點到兩小球的平均落點位置A、B、
C的距離、、
(2)放上被碰小球，兩球(ma>mb)相碰后，小球a、b的平均落點位置依次是圖中     點和     點．
(3)利用該實驗測得的物理量，也可以判斷兩球碰撞過程中機械能是否守恒．判斷的依據是看與                    在誤差允許范圍內是否相等．

Answer 1

解答：解：（1）要驗證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運動，速度可以用水平位移代替．
所以需要測量的量為：小球a、b的質量m_a、m_b，記錄紙上O點到A、B、C各點的距離、、
故選AF
（2）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球的落地點距離O點最近，b小球離O點最遠，中間一個點是未放b球時a的落地點，所以相碰后，小球a、b的平均落點位置依次是圖中A、C點；
（3）B為碰前入射小球落點的位置，A為碰后入射小球的位置，C為碰后被碰小球的位置，
碰撞前入射小球的速度v₁=，碰撞后入射小球的速度v₂=，碰撞后被碰小球的速度v₃=，
碰撞前的機械能為：m_av₁²
碰撞后ab球的總機械能為：m_av₂²+m_bv₃²
要驗證機械能守恒，則需判斷m_av₁²=m_av₂²+m_bv₃²
即 
故答案為：(1)A、F； (2)A、C；(3)
點評：掌握兩球平拋的水平射程和水平速度之間的關系，是解決本題的關鍵．