Question

13．某同學(xué)用如圖所示的裝置做驗證動量守恒定律實驗．先讓a球從斜槽軌道上某固定點由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復(fù)10次；再把同樣大小的b球放在斜槽軌道末端水平段的最右端附近靜止，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下，和b球相碰后兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復(fù)10次．
（1）本實驗必須測量的物理量有以下哪些BE
A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H；
B．小球a、b的質(zhì)量分別為m_a、m_b；
C．小球a、b的半徑r；
D．小球a、b在離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間；
E．記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC； 
F．a(chǎn)球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h．
（2）小球a、b的質(zhì)量應(yīng)該滿足關(guān)系m_a＞m_b
（3）放上被碰小球后兩小球碰后是否同時落地？是
如果不是同時落地對實驗結(jié)果有沒有影響？為什么？不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實驗結(jié)果有影響
這時小球a、b的落地點依次是圖中水平面上的A點和C點．
（4）按照本實驗方法，驗證動量守恒的驗證式是m_aOB=m_aOA+m_bOC．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動量守恒定律求出需要驗證的表達(dá)式，然后根據(jù)表達(dá)式分析答題．
（2）為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量．
（3）根據(jù)圖示裝置與小球的運(yùn)動分析答題；明確平拋運(yùn)動中高度決定時間；
（4）根據(jù)動量守恒分析答題．

解答 解：（1）小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，小球在空中的運(yùn)動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，
則m_av₀=m_av_A+m_bv_B，兩邊同時乘以時間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，則m_aOB=m_aOA+m_bOC，
因此A實驗需要測量：兩球的質(zhì)量，兩球做平拋運(yùn)動的水平位移，故選BE．
（2）為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量m_a大于m_b，即m_a＞m_b．
（3）是同時落地，碰撞后兩小球做平拋運(yùn)動，高度相同，所以運(yùn)動時間相同，如果不同，則不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實驗結(jié)果有影響；
由圖1所示裝置可知，小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度減小，
b球在前，a球在后，兩球都做平拋運(yùn)動，由圖示可知，未放被碰小球時小球a的落地點為B點，碰撞后a、b的落點點分別為A、C點．
（4）由（1）可知，實驗需要驗證的表達(dá)式為：m_aOB=m_aOA+m_bOC．
故答案為：（1）BE；（2）m_a＞m_b；（3）是；不能用水平位移代替碰撞后的速度，對實驗結(jié)果有影響；A、C；（4）m_a•OB=m_a•OA+m_b•OC．

點評 驗證動量守恒定律中，學(xué)會在相同高度下，水平射程來間接測出速度的方法，掌握兩球平拋的水平射程和水平速度之間的關(guān)系，是解決本題的關(guān)鍵．