Question

【题目】如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高。将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上。释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b，C点与桌子边缘间的水平距离为c，立柱高h。此外：

（1）还需要测量的量是______________、______________和________________。

（2）根据测量的数据，该实验中动量守恒的表达式为______________。（忽略小球的大小）

Answer 1

【答案】（1）弹性球1、2的质量m1，m2，桌面离水平地面的高度H

（2）2m1＝2m1＋m2

【解析】试题分析：（1）要验证动量守恒必须知道两球碰撞前后的动量，所以要测量1、2两个小球的质量，计算碰撞前后两小球的速度。根据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，根据平拋运动的规律只要测出桌面高H就可以求出弹性球2碰撞后的速度，故需要测量弹性球1、2的质量m1，m2，桌面离水平地面的高度H。

（2）1小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有

解得：

碰撞后1小球上升到最高点的过程中，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有

解得：

碰撞后小球2做平抛运动，

所以2球碰后速度：

所以该实验中动量守恒的表达式为：m1v1=m2v3+m1v2

带入数据得：