Question

10．某同学设计了如图所示的装置验证动量守恒定律，末端水平的弧形槽置于水平桌面上，实验时第一次从斜槽轨道上某处释放小球A，让它自由滚下经桌面落至水平地面，第二次先在桌面边缘处放置小球B，然后将小球A从第一次相同的位置释放，并与静止在桌面边缘的小球B碰撞，测得第一次A球、第二次A、B两球在水平地面上的落点离桌面边缘的水平距离分别为s₁、s₂、s₃，实验前已测得A、B两球的质量分别为m₁、m₂，桌面离地面的高度为h，按要求回答下列问题：
（1）关于该实验，下列说法正确的是AD．
A．两小球的直径应相等
B．两小球的材质应相同
C．两小球的质量应相等
D．球A的质量应大于球B的质量
（2）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m₁s₁=m₁s₂+m₂s₃；
（3）下列因素会给该实验带来的误差是CD．
A．测量s₁、s₂、s₃时不考虑小球半径
B．弧形槽对球A的摩擦
C．两球碰撞后桌面对球A的摩擦
D．空气的阻力．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，知道实验中应需要满足的条件；
（2）根据实验原理，利用平抛运动的规律可明确速度关系，从而得出最终的表达式；
（3）根据实验中误差产生的原因可明确哪些会产生误差．

解答 解：（1）在验证动量守恒定律的实验中为了让两小球实现对心碰撞，应让两小球直径相同； 故A正确；
B、碰撞中对两小球的材质没有要求；故B错误；
C、为了防止入射球反弹，应保证球A的质量大于球B的质量；故C错误，D正确；
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：
m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂，
两边同时乘以时间t得：m₁s₁=m₁s₂+m₂s₃
（3）A、由于本实验中找出的是小球的落点，与小球的直径无关，故A错误；
B、只要每次小球从同一位置滑下，则小球到达末端的速度相同，故摩擦力不会带来误差；故B错误；
C、两球相碰后桌面的摩擦会改变小球飞出的速度，从而产生误差； 故C正确；
D、小球在空中运动时受到的空气阻力会影响小球的飞行距离，从而产生误差；故D正确；
故选：CD
故答案为：（1）AD； （2）m₁s₁=m₁s₂+m₂s₃；（3）CD．

点评 本题考查动量守恒定律的应用，要注意明确实验原理，知道利用平抛运动得出两小球相同的时间，从而明确碰撞前后的速度，要注意掌握这种实验方法．