Question

某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验．先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端上，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．

（1）本实验必须测量的物理量有以下哪些______；
A．斜槽轨道末端到水平地面的高度H     
B．小球a、b的质量m_a、m_b     
C．小球a、b的半径r       
D．小球a、b 离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E．记录纸上O点到A、B、C各点的距离
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
（2）两球（m_a>m_b）相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的       点和       点；
（3）某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒：若表达式                                        成立，则可验证在误差允许的范围内系统动量守恒。

Answer 1

（1）BE（2）A,C（3）

试题分析：（1）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．
（2）小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出各自做平抛运动的落地点，根据平抛运动的特点求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等．
解：（1）要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替．所以需要测量的量为：小球a、b的质量m_a、m_b，记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
故选BE。
（2）A,C。
（3）B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为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,则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，
带入数据得：.
点评：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．