Question

某同学用如图的装置做“验证动量守恒定律”的实验，先将球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复10次，再把同样大小的球b放在斜槽轨道水平段的最右端处静止，让球a仍从原固定点由静止开始滚下，且与b球相碰，碰后两球分别落在记录纸上的不同位置，重复10次．
（1）本实验必须测量的物理量是______．（填序号字母）
A．小球a、b的质量m_a、m_b
B．小球a、b的半径r
C．斜槽轨道末端到水平地面的高度H
D．球a的固定释放点到斜槽轨道末端的高度差h
E．小球a、b离开轨道后做平抛运动的飞行时间
F．记录纸上O点到两小球的平均落点位置A、B、C的距离

.

OA

、

.

OB

、

.

OC

（2）放上被碰小球，两球（m_a＞m_b）相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中______点和______点．
（3）利用该实验测得的物理量，也可以判断两球碰撞过程中机械能是否守恒．判断的依据是看ma

.

OB

2与______在误差允许范围内是否相等．

Answer 1

（1）小球平抛运动的时间相等，t=

2H g

，a球与b球不碰撞，落在B点，则速度：v0=

. OB

t

，a球与b球碰撞后，a球落在A点，b球落在C点，则碰后a球的速度：
v1=

. OA

t

，b球的速度：v2=

. OC

t

；
本实验验证m_av₀=m_av₁+m_bv₂，即：ma

.

OB

=ma

.

OA

+mb

.

OC

，所以需要测量两球的质量和记录纸上 O 点到两小球的平均落点位置 A、B、C 的距离，故A、F正确．
故选：AF．
（2）a小球和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度减小，所以碰撞后a球的落地点距离O点最近，b小球离O点最远，中间一个点是未放b球时a的落地点，所以相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点．
（3）由于小球小球平抛运动的高度相同，因此时间相等，设时间为t，则a球碰前的速度为：
v0=

. OB

t

a球与b球碰撞后，a球落在A点，b球落在C点，则碰后a球的速度：v1=

. OA

t

，b球的速度：v2=

. OC

t

；
若满足：

1

2

ma

v

20

=

1

2

ma

v

21

+

1

2

mb

v

22

，则两球碰撞过程中机械能守恒，即需要验证：ma

.

OB2

=ma

.

OA2

+mb

.

OC2

，是否成立，即可验证两球碰撞过程中机械能是否守恒．
故答案为：（1）A、F；（2）A、C；（3）ma

.

OA2

+mb

.

OC2

．