Question

如图所示，某同学用图装置做验证动量守恒定律的实验．先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．

（1）本实验必须测量的物理量有以下哪些______．

A．斜槽轨道末端到水平地面的高度H

B．小球a、b的质量m_a、m_b

C．小球a、b的半径r 

D．小球a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t  

E．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC  

F．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h

（2）小球a、b的质量m_a、m_b应该满足什么关系？ ______

（3）放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？______(填”是”或”否”) 如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？______(填”有”或”无”)这时小球a、b的落地点依次是图中水平面上的____点和______点

（4）按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是____________________________．

Answer

①BE ②ma>mb ③是 有 A C ④maOB= maOA+ mbOC

【解析】（1）由题意知，要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，根据x=vt，因运动的时间相同，所以速度可以用水平位移代替。所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC，所以选择BE；（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有mav0=mav1+mbv2，在碰撞过程中动能守恒，故有，解得，要碰后a的速度v1＞0，即ma-mb＞0，ma＞mb；（3）是同时落地，碰撞后两小球做平抛运动，高度相同，所以运动时间相同，如果不同，则不能用水平位移代替碰撞后的速度，对实验结果有影响；a小球和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度减小，所以碰撞后a球的落地点距离O点最近，b小球离O点最远，中间一个点是未放b球时a的落地点，所以相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点；（4）根据动量守恒mav0=mav1+mbv2，由于运动的时间相同，故可以位移代替速度，即maOB= maOA+ mbOC。