Question

在“驗證動量守恒定律”的實驗中．已有的實 驗器材有：斜槽軌道，大小相等質量不同的小鋼球兩 個，重垂線一條，向紙，復寫紙，圓規(guī)．實驗裝置及 實驗中小球運動軌跡及落點的情況簡圖如圖所示．
試根據(jù)實驗要求完成下列填空：
（1）實驗前，軌道的調節(jié)應注意

 

；
（2）實驗中重復多次讓a球從斜槽上釋放，應特別注意

 

；
（3）實驗中還缺少的測量器材有：

 

；
（4）實驗中需測量的物理量是

 

；
（5）若該碰撞過程中動量守恒，則一定有關系式

 

成立．

Answer 1

分析：（1）要保證兩物體發(fā)生彈性碰撞后做平拋運動，必需保證槽的末端的切線是水平；
（2）要多次實驗以確定同一個落點，必需讓a球從同一高處靜止釋放滾下；
（3）要驗證m_av₀=m_av₁+m_bv_b根據(jù)兩球做平拋運動的時間t相同，可驗證m_av₀t=m_av₁t+m_bv_bt
故只需驗證m_aOP=m_aOM+m_bON．

解答：解：（1）由于要保證兩物體發(fā)生彈性碰撞后做平拋運動，即初速度沿水平方向，所以必需保證槽的末端的切線是水平的．
（2）由于實驗要重復進行多次以確定同一個彈性碰撞后兩小球的落點的確切位置，所以每次碰撞前入射球a的速度必需相同，根據(jù)mgh=

1

2

mv²可得v=

2gh

，所以每次必需讓a球從同一高處靜止釋放滾下．
（3）要驗證m_av₀=m_av₁+m_bv_b
由于碰撞前后入射球和靶球從同一高度同時做平拋運動，根據(jù)h=

1

2

gt²可得兩球做平拋運動的時間相同，故有可驗證
m_av₀t=m_av₁t+m_bv_bt
而v₀t=0P，v₁t=OM，v₂t=ON，故只需驗證m_aOP=m_aOM+m_bON
所以要測量a球的質量m_a和b球的質量m_b，故需要天平．
要測量兩物體平拋時水平方向的位移即線段OP、OM和ON的長度，故需要刻度尺．
（4）由（3）的解析可知實驗中需測量的物理量是a球的質量m_a和b球的質量m_b，線段OP、OM和ON的長度．
（5）由（3）的解析可知若該碰撞過程中動量守恒，則一定有關系式m_aOP=m_aOM+m_bON．
故答案為：（1）槽的末端的切線是水平的；
（2）讓a球從同一高處靜止釋放滾下；
（3）天平，刻度尺；
（4）a球的質量m_a和b球的質量m_b，線段OP、OM和ON的長度；
（5）m_aOP=m_aOM+m_bON．

點評：由于運動的時間相同，故用勻速直線運動的位移代替運動的速度這一技巧運動要注意掌握．