Question

某同学用下图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒。该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，E、F、J是实验中小球落点的平均位置。①为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A球的直径____________B球的直径（“大于”、“等于”或“小于”）；为减小实验误差，在两球碰撞后使A球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m_A ______________m_B（选填“大于”、“等于”或“小于”）；

②在以下选项中，本次实验必须进行的测量是_____________；

A．水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离

B．A球与B球碰撞后， A球、B球落点位置分别到O点的距离

C．A球和B球在空中飞行的时间

D．测量G点相对于水平槽面的高

③已知两小球质量m_A和m_B，该同学通过实验数据证实A、B两球在碰撞过程中动量守恒，请你用图中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是__________________________。

Answer

①等于； 大于 ；

② AB；③ mA·OF=mA·OE+mB·OJ

【解析】

①为了使两球碰撞为一维碰撞，在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律，两球碰后都做平抛运动，即实现对心碰撞，则A球的直径等于B球的直径。

为了使碰撞后不反弹，故mA＞mB．

②根据动量守恒有：mAv0=mAv1+mBv2，因为，，．代入得：mAx1=mAx2+mBx3，所以需要测量水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离x1，A球与B球碰撞后x2，A球与B球落点位置到O点的距离x3．故AB正确．因为时间相同，可以用水平位移代替速度，不用测时间，也不用测量测量G点相对于水平槽面的高，故选：AB．

③A球与B球碰后，A球的速度减小，可知A球没有碰撞B球时的落点是F点，A球与B球碰撞后A球的落点是E点．用水平位移代替速度，动量守恒的表达式为：mAOF=mAOE+mBOJ．