Question

1．如图所示为“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置．
①下列说法中不符合本实验要求的是AD（选填选项前面的字母）
A．轨道应当尽量光滑，以减小实验误差
B．在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放
C．安装轨道时，轨道末端必须水平
D．需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺
②本实验必须测量的物理量有BE．
A．斜槽轨道末端到水平地面的高度H；
B．小球a、b的质量分别为m_a、m_b；
C．小球a、b的半径r；
D．小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间；
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．
③小球a、b的质量m_a、m_b应该满足m_a大于m_b（填“大于”或“小于”或“等于”）
④实验时，先不放b球，让a球多次从同一位置由静止释放，找到平均落点B；放上b球后，将a球仍从同一位置释放并重复实验．实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O点，在记录纸上找到了两球平均落点位置为A、C，并测得各落点到O点的距离分别为OA、OB和OC．验证碰撞中的动量守恒的达式为：m_aOB=m_aOA+m_bOC．

Answer 1

分析 （1）（3）实验是要验证两个小球碰撞过程系统动量守恒，同时通过平抛运动将速度的测量转化为水平射程的测量；为防止小球反弹，还要保证入射球质量要大于被碰球质量；
（2）根据动量守恒定律求出需要验证的表达式，然后根据表达式分析答题需要测量的物理量．
（4）实验要验证两个小球系统碰撞过程动量守恒，即要验证m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通过平抛运动将速度的测量转化为水平射程的测量；

解答 解：①A、轨道是否光滑对实验的结果没有影响．故A不符合要求．
B、在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放，保证碰前的速度相同．故B符合要求．
C、为了保证小球做平抛运动，安装轨道时，轨道末端必须水平．故C符合要求．
D、在该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、刻度尺，不需要秒表测量运动的时间．故D不符合要求．
本题选不符合要求的，故选：AD
②小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
两边同时乘以时间t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，则m_aOB=m_aOA+m_bOC，
因此A实验需要测量：两球的质量，两球做平抛运动的水平位移，故ACD错误，BE正确．
故选：BE．
③为了保证入射小球不反弹，则入射小球的质量大于被碰小球的质量；
④放上被碰小球后小球a、b的落地点依次是图中水平面上的M点和N点，碰撞过程中，如果水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，
小球做平抛运动时抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，两边同时乘以时间t，有：
m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t
得：m_aOB=m_aOA+m_bOC
故答案为：①AD；  ②BE；  ③大于；④m_aOB=m_aOA+m_bOC

点评 实验注意事项：（1）前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．（2）利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反弹．