Question

甲、乙兩位同學(xué)分別按圖的甲、乙實(shí)驗(yàn)裝置“驗(yàn)證動量守恒定律”，請回答下列問題：

（1）在甲、乙兩裝置中，小球a下滑過程中與斜槽軌道間均存在摩擦力，這對實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不會

產(chǎn)生誤差（選填“會”或“不會”）．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置，a球?yàn)槿肷湫∏颍琤球?yàn)楸慌鲂∏颍�以下所列舉的在實(shí)過程中甲、乙裝置應(yīng)滿足的條件是

AD

A．實(shí)驗(yàn)時需要測量入射小球的質(zhì)量和被碰小球的質(zhì)量
B．安裝實(shí)驗(yàn)裝置時，裝置甲必需要重錘線，而裝置乙可以不用
C．入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放
D．斜槽末端的切線必須水平，小球放在斜槽末端處，應(yīng)能靜止
（3）在甲裝置的實(shí)驗(yàn)記錄中，a球碰前做平拋運(yùn)動的水平位移是圖中的

OP

段，b球被碰后做平拋運(yùn)動的水平位移是圖中的

ON

段．（兩空均選填“OM”“OP”或“ON”）
（4）乙同學(xué)使用乙裝置，其操作如下：
①先將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立放于緊靠槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；
②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x，再使小球a從原固定點(diǎn)由靜止釋放，撞在木板上并在白紙上留下痕跡B；
③保持木板不動，把半徑相同的小球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(diǎn)由靜止釋放，和小球b相碰后，兩球撞在木板上并在白紙上留下痕跡A和C；
④用天平測量a、b兩小球的質(zhì)量分別為m_a、m_b，用刻度尺測量白紙O點(diǎn)到A、B、C三點(diǎn)的距離分別為y_l、y₂和
y₃．則乙同學(xué)用上述實(shí)驗(yàn)中所測得的量來驗(yàn)證兩球碰撞過程動量守恒，其表達(dá)式為

ma

y2

=

ma

y3

+

mb

y1

．

Answer 1

分析：本題通過等效替代驗(yàn)證動量守恒守恒，通過實(shí)驗(yàn)的原理，結(jié)合平拋運(yùn)動的規(guī)律進(jìn)行分析．

解答：解：（1）在甲、乙兩裝置中，只要保證小球a到達(dá)底端的速度相同即可，軌道有無摩擦對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會產(chǎn)生誤差．
（2）A、因?yàn)橐��?yàn)證碰撞前后的總動量是否相等，需測量兩小球的質(zhì)量．故A正確．
B、安裝實(shí)驗(yàn)裝置時，兩裝置都需要重錘線．故B錯誤．
C、為了保證小球到達(dá)底端的速度相同，小球每次由靜止從同一位置釋放．故C錯誤．
D、為了保證小球飛出斜槽做平拋運(yùn)動，所以斜槽的末端需水平，小球放在斜槽末端應(yīng)能靜止．故D正確．
故選：AD．
（3）a球與b球碰后，b球的速度大于a球的速度，碰后b落在N點(diǎn)，a落在M點(diǎn)，因?yàn)閍球單獨(dú)釋放時平拋運(yùn)動的速度大于碰后a球的速度，可知a球碰前做平拋運(yùn)動落在P點(diǎn)．
（4）平拋運(yùn)動的水平位移，根據(jù)t=

2y g

得，va=

x

2y2 g

，va′=

x

2y3 g

，vb′=

x

2y3 g

需驗(yàn)證：m_av_a=m_av_a′+m_bv_b′
即：

ma

y2

=

ma

y3

+

mb

y1

．
故答案為：（1）不會；
（2）AD；
（3）OP，ON；
（4）

ma

y2

=

ma

y3

+

mb

y1

．

點(diǎn)評：解決本題的關(guān)鍵知道在裝置1實(shí)驗(yàn)中，平拋運(yùn)動的時間相等，可以用水平位移代替速度；在裝置2實(shí)驗(yàn)中，水平位移相等，用

1

y

代替速度．