Question

【題目】某同學用如圖1所示實驗裝置驗證碰撞中的動量守恒。將斜槽固定在水平桌面上，讓入射球1從斜槽上某點A由靜止釋放，記錄球在地面的落點；在斜槽末端放上被碰球2再次讓球1從斜槽上A點由靜止釋放，記錄球1和球2的落點。重復上述過程10次，用盡可能小的圓將10個落點圈在一起，圓心M、P、N代表落點，斜槽末端在水平地面的豎直投影為O，用刻度尺測量小球的水平位移，如圖2所示。

(1)為完成實驗下列操作必須的是________。

A．斜槽末端切線方向保持水平

B．入射球1的質量小于被碰球2的質量

C．實驗中入射小球從同一位置由靜止釋放

D．測出斜槽末端到地面的高度h，計算球的速度

(2)未放被碰球時，由刻度尺讀出入射球拋出的水平位移為____________cm；

(3)測得球1和球2的質量分別為m1和m2，小球的水平位移分別為xOM、xON、xOP，若關系式_________________成立(用所測物理量符號表示)，則可驗證碰撞過程動量守恒。

Answer 1

【答案】AC

【解析】

(1) A、要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故A正確.

B、為了使小球碰后不被反彈，要求被碰小球質量大于碰撞小球質量，故B錯誤.

C、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止滾下，故C正確．

D、本實驗中兩小球落地時間相同，故不需要測量高度h來計算下落時間；故D錯誤；

故選AC.

(2)未放被碰球時的落點為P點，用盡可能小的圓將盡可能多的小球的落點圈住，圓心的位置就可以看成是小球的平均落點；該落點的讀數為25.55cm.

(3)小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，小球的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則：m1v1=m1v1′+m2v2′，兩邊同時乘以時間t得：m1v1t=m1v1′t+m2v2′t，則：m1xOP=m1xOM+m2xON，故實驗需要驗證的表達式為：.