Question

【题目】在做“验证动量守恒定律”实验中，装置如图1.

(1)需要的测量仪器或工具有____________.

A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.重锤线 E.打点计时器 F.圆规

(2)必须要求的条件是____________.

A.两小球碰撞时，球心必须在同一高度上

B.斜槽轨道末端的切线必须水平

C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同

D.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下

(3)某次实验中得出的落点情况如下图2所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为____________.

(4)在做“验证动量守恒定律”实验中，对产生误差的主要原因表述正确的是____________.

A.碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后两小球的速度方向不是在同一直线上

B.倾斜部分轨道对入射小球的摩擦力作用

C.没有测量高度，算出具体的平抛时间

D.测量长度的误差

Answer 1

【答案】（1）BCDF （2）ABD （3）19：5 （4）AD

【解析】

1.实验原理

在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．

2. 实验器材

斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸等．

3.实验步骤

(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．

(2)按照实验原理图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．

(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O．

(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．

(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N．如实验原理图甲所示．

(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入，看在误差允许的范围内是否成立．

(7)整理好实验器材放回原处．

(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．

(1)本实验需要天平称量物体的质量，需要刻度尺测量长度，需要中垂线调节轨道末端水平，需要圆规找物体的平均落点，故选BCDF．

(2)A、要保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，故A正确；

B、要保证碰撞后两个球做平抛运动，故斜槽轨道末端的切线必须水平，故B正确；

C、入射球质量要大于被碰球质量，即m1＞m2，防止碰后m1被反弹，故C错误；

D、为保证碰撞的初速度相同，入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下，故D正确；

故选ABD．

(3)根据动量守恒定律，有：,代入数据有： m1×0.2550=m1×0.1550+m2×0.3800,解得:m1：m2=19：5

(4)A、要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；若碰撞前入射小球的速度方向，碰撞后两小球的速度方向不是在同一直线上会产生较大的误差，故A正确；

B、倾斜部分轨道对入射小球的摩擦力作用，但只要入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下，即可保证碰撞的初速度相同，故B错误；

C、小球做平抛运动的时间由高度差决定，由于高度差一定，故平抛的时间都相同，故水平射程与平抛的初速度成正比，故不需要测量高度差，只要满足：，就一定有m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′，故C错误；

D、测量长度的误差对最终动量是否守恒的验证会有影响，故D正确；

故选AD.