Question

16．某同學用如圖所示的裝置探究A、B兩球在碰撞中動量是否守恒．該同學利用平拋運動測量兩球碰撞前后的速度，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽．具體做法是：先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滑下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡．重復上述操作10次，得到10個落點痕跡．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滑下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復該操作10次，并畫出實驗中A、B兩小球落點的平均位置．圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，E、F、J是實驗中小球落點的平均位置．
（1）為使兩球碰撞是一維碰撞，所選兩球的直徑關系為：A球直徑等于（選填“大于”、“小于”或“等于”）B球直徑．
（2）以下選項中，必須進行測量的是AB
A．水平槽上未放B球時，A球落點位置到O點的距離$\overline{OF}$
B．A球與B球碰撞后，A、B球落點位置分別到O點的距離$\overline{OE}$、$\overline{OJ}$
C．A球和B球在空中飛行的時間t
D．測量G點相對于水平槽面的高度h
（3）已知兩小球質量m_A和m_B，該同學通過實驗數據證實A、B兩球在碰撞過程中動量守恒．請寫出該同學判斷動量守恒的表達式m_A$\overline{OF}$=m_A$\overline{OE}$+m_B$\overline{OJ}$（請用題中符號表示）．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，知道兩小球的直徑相等時小球發(fā)生正磁；
（2）根據實驗原理進行分析，明確實驗中應測量的物理量；
（3）根據動量守恒可得出對應的動量守恒的表達式．

解答 解：（1）為了讓兩球發(fā)生正磁，方向在同一直線上，兩小球的直徑應相等；
（2）根據實驗原理可知，本題根據平拋運動規(guī)律驗證動量守恒定律，所以需要測量入射球滑下時平拋的距離和兩球發(fā)生碰撞后各自平拋的距離，由于兩端時間可以消去，故不需要測量B球的高度和在空中飛行的時間，故AB正確，CD錯誤．
（3）不放B球時小球A的水平射程為$\overline{OF}$；而兩球碰后水平射程分別為$\overline{OE}$、$\overline{OJ}$；
根據動量守恒定律可知：m_Av=m_Av₁+m₂v₂
因時間相等，則根據x=vt可知：m_A$\overline{OF}$=m_A$\overline{OE}$+m_B$\overline{OJ}$
故答案為：（1）等于；（2）AB；（3）m_A$\overline{OF}$=m_A$\overline{OE}$+m_B$\overline{OJ}$

點評 本題考查驗證動量守恒定律的實驗，要注意掌握根據平拋運動規(guī)律分析速度的方法，從而得出驗證動量守恒定律的方法．