Question

【题目】某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，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由静止开始滑下，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由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置，图中F、E点是A碰B球前后的平均落点，J是B球的平均落点，O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的竖直平面，米尺的零点与O点对齐．

（1）现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上 ．
A.秒表
B.刻度尺
C.天平
D.圆规
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量
A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离OF
B.A球与B球碰撞后，测量A球与B球落点位置到O点的距离OE、OJ
C.A球和B球在空间飞行的时间
D.测量G点相对于水平槽面的高度
（3）如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子正确的是 ．
A.mA +mA =mB
B.mA =mA ﹣mB
C.mA =mA +mB
D.mA =mA +mB ．

Answer 1

【答案】
（1）B,C,D
（2）A,B
（3）C
【解析】解：（1）碰撞后两球都做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相同，选择向右为正方向：

由动量守恒定律得：mAv0=mAv1+mBv2，

两边同时乘以时间t得：mAv0t=mAv1t+mBv2t，

则mAOE=mAOF+mBOJ，

实验需要验证的表达式为：mAOE=mAOF+mBOJ．

由公式可知，需要测量小球的质量，所以需要天平；需要测量小球的水平位移，所以需要使用刻度尺；小球的水平射程落点不是都落在同一个点上，需要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，需要使用圆规；故需要选择的器材有：BCD

故选：BCD（2）A、水平槽上未放B球时，测量a球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞前a球的速度，故A正确；

B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞后A球的速度，故B正确；

C、小球在空中的运动时间t相同，不需要测量时间，故C错误；

D、不需要测量G点相对于水平槽面的高度，故D错误．

故选：AB（3）碰撞后两球都做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相同，选择向右为正方向：

由动量守恒定律得：mAv0=mAv1+mBv2，

两边同时乘以时间t得：mAv0t=mAv1t+mBv2t，

则mAOE=mAOF+mBOJ，

实验需要验证的表达式为：mAOE=mAOF+mBOJ．选项C正确．

故选：C

所以答案是：（1）BCD；（2）AB；（3）C