Question

【题目】某同学用图甲所示的装置验证动量守恒定律。图中AB为斜槽，BC为水平槽。

（1）下列说法正确的是_______。

A．该实验要求入射小球的质量应大于被碰小球的质量

B．该实验要求入射小球和被碰小球必须是金属材质

C．该实验通过测量入射小球从斜槽上由静止释放的高度h得到小球碰撞前的速度

D．该实验通过测量小球做平抛运动的竖直位移间接得到小球碰撞前后的速度

（2）实验时先使入射小球从斜槽上某一固定位置S多次由静止释放，落到位于水平地面的记录纸上并留下痕迹，从而确定P点的位置；再把被碰小球放在水平槽末端，让入射小球仍从位置S多次由静止释放，跟被碰小球碰撞后，两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，从而确定M、N点的位置。实验中，确定P点位置时多次落点的痕迹如图乙所示，刻度尺的零刻线与O点对齐，则OP=_______cm。

（3）该实验若要验证两小球碰撞前后的动量是否守恒，需要分别测量记录纸上M点距O点的距离LOM、P点距O点的距离LOP、N点距O点的距离LON。除此之外，还需要测量的物理量是____________，需要验证的关系式为_____________（其中涉及需要测量的物理量请用自己设定的字母表示）。

（4）该实验巧妙运用了平抛运动的规律。请以平抛运动为例，分析论证当物体所受的合力与初速度方向不在一条直线上时，物体必做曲线运动_______。

Answer 1

【答案】A 39.80 入射小球的质量m1 和被碰小球的质量m2 见解析

【解析】

（1）[1]．AB、要使两球发生对心正碰，两球半径应相等，为防止入射球碰撞后反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，而对小球的材质无要求，故A正确，B错误；
C、入射小球从静止下落过程中会受到回到对其的摩擦力作用，由于摩擦力做功未知，所以不能通过测量入射小球从斜槽上由静止释放的高度h得到小球碰撞前的速度，故C错误；
D．两球碰撞后均做平抛运动，平抛的初速度为，竖直高度相同，则下落时间相等，故只需要测量平抛的水平位移而不需要测量竖直高度；
故选A；
（2）[2]．为保证减小实验误差，则应用最小的圆把所有落点圈起来，其中心为平均落地点，即读轨迹中心到O点的距离即为OP的长度，毫米刻度尺的最小分度是毫米，所以OP=39.80cm；
（3）[3][4]．据平抛运动可知，落地高度相同，则运动时间相同，设落地时间为t，则：

令入射小球的质量为m1和被碰小球的质量m2，根据动量守恒定律有：

m1v0=m1v1+m2v2，

m1LOP=m1LOM+m2LON

则还需测量：入射小球的质量m1 和被碰小球的质量m2；

（4）[5]．由于物体在平抛运动中仅受重力作用，根据牛顿第二定律可知，其加速度a的方向与重力方向相同，即竖直向下。根据加速度的定义可知，物体在任意时间△t内的速度变化量△v的方向必与加速度a的方向相同，即竖直向下。如图所示，

由于v0的方向水平向右，而△v的方向竖直向下，由矢量三角形定则可知vt的方向必与v0的方向不同，即运动方向发生改变，则必做曲线运动。