Question

16．某同学利用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球相碰来探究碰撞中的不变量，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由静止开始滚下，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由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复上述操作10次．图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的投影点，B球的落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零刻度与O点对齐．

（1）碰撞后B球的水平射程应为64.7cm．
（2）在以下选项中，本次实验必须进行测量的物理量有ABD
A．水平槽上未放B球时，测量A球的落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量两球各自的落点位置到O点的距离
C．测量A球和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．

Answer 1

分析 根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式．

解答 解：（1）碰撞后b球的水平射程落点如图2所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，约为64.7cm；
（2）根据实验原理可得m_av₀=m_bv₁+m_bv₂，
由已测量的物理量m_a、m_b、OB、OA、OC．
又因下落时间相同，即可求得：m_aOB=m_aOA+m_bOC，
所以不需要测量水平槽面离地面的高度或小球在空中飞行时间，需要测量A球和B球的质量以及A球两次落地时的水平距离和B球落地时的水平距离；
故选ABD；
故答案为：（1）64.7；（2）ABD

点评 本题考查验证动量守恒定律的实验，掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键，注意理解动量守恒定律的条件．