Question

某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，先让球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，先让球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，重复多次，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，与b球相碰，碰后两球分别落在记录纸上的不同位置，重复多次．（1）本实验必须______．（2）放上被碰小球b，两球（ma＞mb）相碰后，小球a、b的平均落点位置应分别对应图中______点和______点．（3）利用该实验测得的物理量判断两球碰撞过程中动量是否守恒．判断的依据是看ma.OB与ma.OA+mb.OCma.OA+mb.OC在误差允许范围内是否相等．

Answer 1

（1）小球离开轨道后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，
如果碰撞过程动量守恒，则：m_av₀=m_av_a+m_bv_b，两边同时乘以时间t得：m_av₀t=m_av_at+m_bv_bt，
则m_ax₀=m_ax_at+m_bx_b，实验需要测量：两小球的质量、两小球各自落地点的平均水平位移．
（2）两球碰撞后，a球的速度小于不碰撞时的速度，a的水平位移变小，
两球碰撞后b球的速度大于a球的速度，a的水平位移小于b的水平位移，
由图示可知，B是碰撞前a的落地点，A是碰撞后a的落地点，C是碰撞后b的落地点．
（3）由（1）可知，如果动量守恒，则：m_ax₀=m_ax_at+m_bx_b，
B是碰撞前a的落地点，A是碰撞后a的落地点，C是碰撞后b的落地点，
则：m_a

.

OB

=ma

.

OA

+mb

.

OC

；
故答案为：（1）两小球的质量、两小球各自落地点的平均水平位移；（2）A；C；（3）ma

.

OA

+mb

.

OC

．