Question

某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，先将球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，

某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，先将球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复10次，再把同样大小的球b放在斜槽轨道水平段的最右端处静止，让球a仍从原固定点由静止开始滚下，且与b球弹性相碰，碰后两球分别落在记录纸上的不同位置，重复10次．(两球都是在斜槽末端处的O点正上方水平飞出，且ma>mb) (1)本实验必须测量的物理量是．( )(填序号字母)A． 小球a、b的质量ma、mbB． 小球a、b的半径rC． 斜槽轨道末端到水平地面的高度HD． 球a的固定释放点到斜槽轨道末端的高度差hE． 小球a、b离开轨道后做平抛运动的飞行时间F． 记录纸上O点到两小球的平均落点位置A、B、C的距离 、 、 (2)放上被碰小球，两球(ma>mb)相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中 点和 点．(3)利用该实验测得的物理量，也可以判断两球碰撞过程中机械能是否守恒．判断的依据是看 与 在误差允许范围内是否相等．

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Answer 1

（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． 所以需要测量的量为：小球a、b的质量m a 、m b ，记录纸上O点到A、B、C各点的距离 、 、 故选AF （2）a小球和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度减小，所以碰撞后a球的落地点距离O点最近，b小球离O点最远，中间一个点是未放b球时a的落地点，所以相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点； （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v 1 = ，碰撞后入射小球的速度v 2 = ，碰撞后被碰小球的速度v 3 = ， 碰撞前的机械能为： m a v 1 2 碰撞后ab球的总机械能为： m a v 2 2 + m b v 3 2 要验证机械能守恒，则需判断 m a v 1 2 = m a v 2 2 + m b v 3 2 即   故答案为：(1)A、F； (2)A、C；(3) 点评：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．