Question

【題目】某同學用如圖所示裝置來驗證動量守恒定律，相應的操作步驟如下：

A．將斜槽固定在桌面上，使斜槽末端保持水平，并用“懸掛重錘”的方法在水平地面上標定斜槽末端正下方的O點．

B．取入射小球a，使之自斜槽上某點靜止釋放，并記下小球a的落地點P1；

C．取被碰小球b，使之靜止于斜槽末端，然后讓小球a自斜槽上同一點由靜止釋放，運動至斜槽末端與小球b發(fā)生碰撞，并記下小球a的落地點M和小球b的落地點N；

D．測量有關物理量，并利用所測出的物理量做相應的計算，以驗證a、b兩小球在碰撞過程中所遵從的動量守恒定律．

（1）在下列給出的物理量中，本實驗必須測量的有________（填寫選項的序號）．

①小球a的質量m1和小球b的質量m2；

②小球a在斜槽上的釋放點距斜槽末端的豎直高度h；

③斜槽末端距水平地面的豎直高度H；

④斜槽末端正下方的O點距兩小球落地點P、M、N的水平距離OP、OM、ON；

⑤小球a自斜槽上某點處由靜止釋放直至離開斜槽末端所經歷的時間t0；

⑥小球a、b自離開斜槽末端直至落地經歷的時間t．

（2）步驟C和步驟B中小球a的釋放點相同的原因__；步驟B和步驟C中選取入射小球a的質量m1和被碰小球b的質量m2間的關系應該為m1___________m2（填“＞”或“＜”）．

（3）實驗中所測量的物理量之間滿足關系式___________，就可證實兩小球在碰撞過程中遵從動量守恒定律．

Answer 1

【答案】①④ 保證小球做平拋運動的初速度相等 ＞ m1OP=m1OM+m2ON．

【解析】

（1）[1]小球離開軌道后做平拋運動，由于拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間相等，如果碰撞過程動量守恒，則：，兩邊同時乘以，則：，即，故實驗需要測量小球的質量、小球的水平位移，故選①④；

（2）[2]為保證小球做平拋運動的初速度相等，每次實驗時小球a應從同一位置由靜止釋放；

[3]為防止兩球碰撞后入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量，即：；

（3）[4]由（1）可知，實驗需要驗證的表達式為：。