问题 问答题

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ma、mb

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(ma>mb)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.

答案

(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mav0=mav1+mbv2,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
v20
=
1
2
ma
v21
+
1
2
mb
v22
,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

单项选择题
多项选择题