Question

在“验证动量守恒定律”的实验中．已有的实 验器材有：斜槽轨道，大小相等质量不同的小钢球两 个，重垂线一条，向纸，复写纸，圆规．实验装置及 实验中小球运动轨迹及落点的情况简图如图所示．
试根据实验要求完成下列填空：
（1）实验前，轨道的调节应注意

 

；
（2）实验中重复多次让a球从斜槽上释放，应特别注意

 

；
（3）实验中还缺少的测量器材有：

 

；
（4）实验中需测量的物理量是

 

；
（5）若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式

 

成立．

Answer 1

分析：（1）要保证两物体发生弹性碰撞后做平抛运动，必需保证槽的末端的切线是水平；
（2）要多次实验以确定同一个落点，必需让a球从同一高处静止释放滚下；
（3）要验证m_av₀=m_av₁+m_bv_b根据两球做平抛运动的时间t相同，可验证m_av₀t=m_av₁t+m_bv_bt
故只需验证m_aOP=m_aOM+m_bON．

解答：解：（1）由于要保证两物体发生弹性碰撞后做平抛运动，即初速度沿水平方向，所以必需保证槽的末端的切线是水平的．
（2）由于实验要重复进行多次以确定同一个弹性碰撞后两小球的落点的确切位置，所以每次碰撞前入射球a的速度必需相同，根据mgh=

1

2

mv²可得v=

2gh

，所以每次必需让a球从同一高处静止释放滚下．
（3）要验证m_av₀=m_av₁+m_bv_b
由于碰撞前后入射球和靶球从同一高度同时做平抛运动，根据h=

1

2

gt²可得两球做平抛运动的时间相同，故有可验证
m_av₀t=m_av₁t+m_bv_bt
而v₀t=0P，v₁t=OM，v₂t=ON，故只需验证m_aOP=m_aOM+m_bON
所以要测量a球的质量m_a和b球的质量m_b，故需要天平．
要测量两物体平抛时水平方向的位移即线段OP、OM和ON的长度，故需要刻度尺．
（4）由（3）的解析可知实验中需测量的物理量是a球的质量m_a和b球的质量m_b，线段OP、OM和ON的长度．
（5）由（3）的解析可知若该碰撞过程中动量守恒，则一定有关系式m_aOP=m_aOM+m_bON．
故答案为：（1）槽的末端的切线是水平的；
（2）让a球从同一高处静止释放滚下；
（3）天平，刻度尺；
（4）a球的质量m_a和b球的质量m_b，线段OP、OM和ON的长度；
（5）m_aOP=m_aOM+m_bON．

点评：由于运动的时间相同，故用匀速直线运动的位移代替运动的速度这一技巧运动要注意掌握．