Question

【題目】某同學采用如圖所示的裝置，利用A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律，圖中MN是斜槽NR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復上述操作10次，得到10個落點痕跡平均位置P；再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從固定位置由靜止開始滾下，與B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復這種操作10次得到10個落點痕跡平均位置E、F．

（1）若A球質量為m1，半徑為r1；B球質量為m2，半徑為r2，則________（單選）

A． ； B． ；

C． ； D． ；

（2）以下提供的器材中，本實驗必需的是________（單選）

A．刻度尺 B．打點計時器 C．天平 D．秒表

（3）設A球的質量為m1，B球的質量為m2，則本實驗驗證動量守恒定律的表達式為_______（用裝置圖中的字母表示）．

Answer 1

【答案】 （1）CD （2）AC （3）

【解析】（1）小球在碰撞過程中水平方向動量守恒，由動量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2，在碰撞過程中機械能守，由機械能守恒定律得： m1v02=m1v12+m2v22，解得：v1=

v0，要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1＞m2；要使兩小球發生對心正碰，兩球的半徑應相等，即r1=r2，故選C．
（2）P為碰前入射小球落點的位置，E為碰后入射小球的位置，F為碰后被碰小球的位置，
小球離開軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，
碰撞前入射小球的速度，碰撞后入射小球的速度： ，碰撞后被碰小球的速度： ，若m1v1=m2v3+m1v2，表明通過該實驗驗證了兩球碰撞過程中動量守恒，
帶入數據得： ，實驗需要測量小球的質量，物體的水平位移，因此需要的用天平測小球質量，用刻度尺測小球的水平位移，故選AC；
（3）由（2）可知，實驗需要驗證的表達式為： ．