Question

用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

                                     

（1）试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量       （填选项前的序号），间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度

B．小球抛出点距地面的高度

C．小球做平抛运动的射程

（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球多次从斜轨上同一位置静止释放，找到其平均落地点的位置B，测量平抛射程。然后把被碰小球静止于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上相同位置静止释放，与小球相撞，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是      （填选项的符号）

A．用天平测量两个小球的质量、

B．测量小球开始释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到相碰后平均落地点的位置A、C

E．测量平抛射程，

（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为　　　　　　　（用（2）中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为  　　　　　　（用（2）中测量的量表示）。

（4）经测定，，小球落地点的平均位置到Ｏ点的距离如图所示。碰撞前、后_­的动量分别为与，则   ：11；若碰撞结束时的动量为，则=11:    ；所以，碰撞前、后总动量的比值=    ；实验结果说明                      .

Answer

（1）C                             ……………………（1分）

（2）D                             ……………………（1分）

（3）         ……………………（2分）

       ……………………（2分）

（4）14；2.9；；………（每空1分）

误差允许范围内，碰撞前、后的总动量不变.………（2分）

【解析】（1）设小球a没有和b球碰撞，抛出时速度为，球a和球b碰撞后抛出的速度分别为，则我们要验证动量守恒即：，测速度是关键，平抛运动的初速度即，因为平抛运动的高度一定，所以，即，只要测得小球做平抛运动的射程，即可替代速度。

（2）碰撞完毕后，就要测数据验证了，所以我们由（1）知道可以同过测量它们的射程就可以替代不容易测量的速度，

（3）见（1），弹性碰撞没有机械能损失，所以还应满足机械能守恒，

（4）将数据代入（3），因为存在试验误差，所以最后等式两边不会严格相等，所以误差允许范围内，碰撞前、后的总动量不变