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9.某同学用图a所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验.先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置,让a球仍从原固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次.

(1)根据实验要求,ma大于mb(填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)为测定未放小球b时,小球a落点的平均位置,把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐,图b给出了小球a落点附近的情况,由图可得OB距离应为45.95cm;
(3)按照本实验方法,验证动量守恒的验证式是ma$\overline{OB}$=ma$\overline{OA}$+mb$\overline{OC}$.

分析 (1)要验证动量守恒,就需要知道碰撞前后的动量,所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度,碰撞前后小球都做平抛运动,速度可以用水平位移代替
(2)小球a和小球b相撞后,小球b的速度增大,小球a的速度减小,都做平抛运动,由平抛运动规律不难判断出各自做平抛运动的落地点,根据平抛运动的特点求出碰撞前后两个小球的速度,根据动量的公式列出表达式,代入数据看碰撞前后的动量是否相等.

解答 解:(1)在小球碰撞过程中水平方向动量守恒,设初速度方向为正方向,故有:
mav0=mav1+mbv2
在碰撞过程中动能守恒,故有“$\frac{1}{2}$mav02=$\frac{1}{2}$mav12+$\frac{1}{2}$mbv22
解得v1=${\frac{{m}_{a}{-m}_{b}}{{m}_{a}{+m}_{b}}v}_{0}$
要碰后a的速度v1>0,即ma-mb>0,ma>mb
(2)小球a和小球b相撞后,小球b的速度增大,小球a的速度减小,都做平抛运动,所以未放被碰小球时小球a的落地点为B点,由图可知OB距离应为45.90cm;
(3)B为碰前入射小球落点的位置,A为碰后入射小球的位置,C为碰后被碰小球的位置,
碰撞前入射小球的速度为:${v}_{1}=\frac{\overline{OB}}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
碰撞后入射小球的速度为:${v}_{2}=\frac{\overline{OA}}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
碰撞后被碰小球的速度为:${v}_{3}=\frac{\overline{OC}}{\sqrt{\frac{2h}{g}}}$
若mav1=mbv3+mav2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒
带入数据得:ma$\overline{OB}$=ma$\overline{OA}$+mb$\overline{OC}$
故答案为:(1)大于;    2)45.95;    3)ma$\overline{OB}$=ma$\overline{OA}$+mb$\overline{OC}$

点评 验证动量守恒定律中,学会在相同高度下,水平射程来间接测出速度的方法,掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系,是解决本题的关键.

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