Question

利用如图的装置可以验证动量守恒定律．
①下面是一系列的操作，其中不必要的操作是：

DE

（填序号）
A．在桌边固定斜槽，使它的末端切线水 平，在末端点挂上重垂线，并在地面已经铺好的纸上记录重垂线所指位置O点；
B．用天平称出两球的质量m_A和m_B；
C．用刻度尺测出球的直径d（两球直径相等），在纸上标出O′点；
D．测出A球释放位置的高度h；
E．测出桌面离地面的高度H；
F．不放置被碰小球B，让小球A从某点自由滚下，重复多次后记录落地点平均位置P；
G．调节斜槽末端右侧的小支柱，使其与斜槽末端等高，且距离等于球的直径，在小支柱上安放被碰小球B，让小球A从同一点自由滚下，重复多次后记录两球落地点平均位置M和N；
H．用米尺测量OP、OM、O′N的距离．
②实验中两球质量的关系应为m_A

＞

m_B（填“＜”、“=”或“＞”）．
③若动量守恒，则有关线段应满足的关系式为

m_AOP=m_AOM+m_BO′N

．

Answer 1

分析：①在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平；两球相碰时，球心需在同一高度上，通过确定小球的落地点的平均位置确定水平位移．
②为防止被碰球碰撞后反弹，入射球质量应大于被碰球质量．
③根据动量守恒条件与实验所测量的量推导出需要验证的表达式．

解答：解：①验证两球碰撞过程的动量守恒，小球离开轨道后做平抛运动，轨道末端必须水平，小球每次释放的高度应相同，小球做平抛运动的高度相等，在空中的运动时间相等，它的水平位移与初速度成正比，可以用小球的水平位移代替初速度，实验时需要测出两球的质量、小球的水平位移；
A、在桌边固定斜槽，使它的末端切线水 平，在末端点挂上重垂线，并在地面已经铺好的纸上记录重垂线所指位置O点，A正确；
B．用天平称出两球的质量m_A和m_B，B正确；
C．用刻度尺测出球的直径d（两球直径相等），在纸上标出O′点，C正确；
D．测出A球释放位置的高度h，实验不需要测球的释放高度，只要保证每次释放小球的高度相等即可，故C错误；
E．测出桌面离地面的高度H，实验只需要测球的水平位移，不需要测高度H，故D错误；
F．不放置被碰小球B，让小球A从某点自由滚下，重复多次后记录落地点平均位置P，F正确；
G．调节斜槽末端右侧的小支柱，使其与斜槽末端等高，且距离等于球的直径，在小支柱上安放被碰小球B，让小球A从同一点自由滚下，重复多次后记录两球落地点平均位置M和N，G正确；故选DE．
②为防止两球碰撞后，入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：m_A＞m_B．
③要验证动量守恒定律定律，即验证：m_Av₁=m_Av₂+m_Bv₃，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，
上式两边同时乘以t得：m_Av₁t=m_Av₂t+m_Bv₃t，得：m_AOP=m_AOM+m_BO′N．
故答案为：①DE；②＞；③m_AOP=m_AOM+m_BO′N．

点评：本题主要考查了“验证动量守恒定律”的实验的原理及注意事项等基础知识，验证动量守恒定律中，要学会在相同高度下，用水平射程来间接测出速度的方法，难度不大，属于基础题