Question

【题目】某小组同学为了验证动量守恒定律，在实验室找到了如图所示的实验装置．测得大小相同的a、b小球的质量分别为ma、mb，实验得到M、P、N三个落点。图中P点为单独释放a球的平均落点。

（1）本实验必须满足的条件是________．

A．两小球的质量满足ma＝mb

B．斜槽轨道必须是光滑的

C．斜槽轨道末端的切线水平

D．入射小球a每次都从斜槽上的不同位置无初速度释放

（2） a、b小球碰撞后，b球的平均落点是图中的_______．（填M或N）

（3）为了验证动量守恒定律，需要测量OM间的距离，还需要测量的物理量有______________、______________（用相应的文字和字母表示）．

（4）如果碰撞过程动量守恒，两小球间满足的关系式是______________________（用测量物理量的字母表示）．

Answer 1

【答案】 C N OP的距离x2， ON的距离x3 max2＝max1＋mbx3

【解析】(1)A、验证碰撞中的动量守恒实验，为防止入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故A错误。B、“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，只要离开轨道后做平抛运动即可，实验时要保证斜槽轨道末端的切线是水平的，对斜槽是否光滑没有要求，故B错误；C、要保证碰撞后都做平抛运动，两球要发生正碰，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心应在同一水平高度，两球心的连线应与轨道末端的切线平行，因此两球半径也应该相同，故C正确．D、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故D错误；故选C．

(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，b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由图示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为P点，碰撞后a、b的落点点分别为M、N点.

(3)小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等；碰撞过程动量守恒，则mav0=mavA+mbvB，两边同时乘以时间t得：mav0t=mavAt+mbvBt，则maOP=maOM+mbON，故验证动量守恒需要测量的物理量还有OP的距离x2，ON的距离x3.

(4)代入测量数据可得，验证动量守恒的表达式为max2＝max1＋mbx3.