Question

某同學(xué)用圖示裝置做驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，先將a球從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓a球仍從原固定點(diǎn)由靜止開始滾下，和b球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．
（1）本實(shí)驗(yàn)必須測量的物理量有以下哪些？
A、斜槽軌道末端到水平地面的高度H
B、小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b
C、小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t
D、記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC
E、a球的固定釋放點(diǎn)到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h
答：______．
（2）小球a、b的質(zhì)量，應(yīng)該滿足m_a______m_b關(guān)系（填大于，等于，小于）
（3）按照本實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證動量守恒的驗(yàn)證式是：______OB=m_a+m_b

Answer 1

【答案】分析：（1）為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量．
（2）小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，都做平拋運(yùn)動，由平拋運(yùn)動規(guī)律不難判斷出各自做平拋運(yùn)動的落地點(diǎn)，根據(jù)平拋運(yùn)動的特點(diǎn)求出碰撞前后兩個小球的速度，根據(jù)動量的公式列出表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)看碰撞前后的動量是否相等．
解答：解：（1）要驗(yàn)證動量守恒，就需要知道碰撞前后的動量，所以要測量兩個小球的質(zhì)量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平拋運(yùn)動，速度可以用水平位移代替．
所以需要測量的量為：小球a、b的質(zhì)量m_a、m_b，記錄紙上O點(diǎn)到A、B、C各點(diǎn)的距離OA、OB、OC
故選BD
（2）在小球碰撞過程中水平方向動量守恒定律故有m_av=m_av₁+m_bv₂
在碰撞過程中動能守恒故有m_av²=m_av₁²+m_bv₂²
解得v₁=
要碰后a的速度v₁＞0，即m_a-m_b＞0，
故答案為：大于．
（3）B為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，A為碰后入射小球的位置，C為碰后被碰小球的位置，
碰撞前a的速度
碰撞后a的速度

碰撞后b的速度
若m_av₁=m_bv₃+m_av₂則表明通過該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過程中動量守恒，
帶入數(shù)據(jù)得：m_a=m_a+m_b
故本題答案為：BD；大于；m_a=m_a+m_b
點(diǎn)評：掌握兩球平拋的水平射程和水平速度之間的關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵．