Question

某同学用图甲所示的光滑轨道装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，则：
（1）A球从G处自由释放，在水平轨道末端R处与B球碰撞，B球着地的点迹如乙图所示，则碰后B球的水平射程为______cm．
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？
答：______（填选项号）．
（A）水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
（B）A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
（C）测量A球或B球的直径
（D）测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
（E）测量G点相对于水平槽面的高度
（3）设两球的质量分别为m_A、m_B，且m_A＞m_B，如甲图所示，重垂线投影点为O，球的着地点迹的中心位置为M、P、N．用两球碰撞来验证动量守恒，满足：______（根据实验中测得的物理量、长度等，用字母符号表示）．

Answer

（1）由图乙所示刻度尺确定其分度值，然后读出刻度尺的示数．
（2）根据实验原理和实验目的可以知道验证动量守恒定律实验中哪些量要测量，怎么通过物理规律测量．
（3）根据动量守恒定律及图示实验数据，写出需要验证的表达式．
【解析】
（1）由图乙所示可知，刻度尺的分度值为1mm，对球落点的平均位置读数，为65.5cm．
（2）小球离开轨道后做平抛运动，小球下落的高度相同，在空中的运动时间t相同，由x=vt可知，小球的水平位移与小球的初速度v成正比，可以用小球的水平位移代小球的初速度，如果小球动量守恒，满足关系式：mAv=mAv1+mBv2，故有mAvt=mAv1t+mBv2t，即mAOP=mAOM+mBON；由此可知：
A、水平槽上未放B球时，需要测量A球落点位置到O点的距离OP，故A正确；
B、A球与B球碰撞后，需要测量A球落点位置到O点的距离OM，故B正确；
C、只要测量A球与B球的直径相等即可，不需要测出它们的直径大小，故C错误；
D、验证动量守恒需要测量A球和B球的质量（或两球质量之比），故D正确；
E、不需要测量G点相对于水平槽面的高度，故E错误；故选ABD．
（3）由（2）知，实验需要验证的关系式是：mAOP=mAOM+mBON．
故答案为：（1）65.5；（65.0～66.5均正确）；（2）A、B、D；（3）mAOP=mAOM+mBON．