Question

【題目】某同學(xué)用如圖所示裝置來驗證動量守恒定律，相應(yīng)的操作步驟如下：

A．將斜槽固定在桌面上，使斜槽末端保持水平，并用“懸掛重錘”的方法在水平地面上標(biāo)定斜槽末端正下方的O點．

B．取入射小球a，使之自斜槽上某點靜止釋放，并記下小球a的落地點P1；

C．取被碰小球b，使之靜止于斜槽末端，然后讓小球a自斜槽上同一點由靜止釋放，運動至斜槽末端與小球b發(fā)生碰撞，并記下小球a的落地點M和小球b的落地點N；

D．測量有關(guān)物理量，并利用所測出的物理量做相應(yīng)的計算，以驗證a、b兩小球在碰撞過程中所遵從的動量守恒定律．

(1)在下列給出的物理量中，本實驗必須測量的有_____（填寫選項的序號）．

①小球a的質(zhì)量m1和小球b的質(zhì)量m2；

②小球a在斜槽上的釋放點距斜槽末端的豎直高度h；

③斜槽末端距水平地面的豎直高度H；

④斜槽末端正下方的O點距兩小球落地點P、M、N的水平距離OP、OM、ON；

⑤小球a自斜槽上某點處由靜止釋放直至離開斜槽末端所經(jīng)歷的時間t0；

⑥小球a、b自離開斜槽末端直至落地經(jīng)歷的時間t．

(2)步驟C和步驟B中小球a的釋放點相同的原因__________；步驟B和步驟C中選取入射小球a的質(zhì)量m1和被碰小球b的質(zhì)量m2間的關(guān)系應(yīng)該為m1____m2（填“＞”或“＜”）．

(3)實驗中所測量的物理量之間滿足關(guān)系式______________________，就可證實兩小球在碰撞過程中遵從動量守恒定律．

Answer 1

【答案】 ①④ 保證小球做平拋運動的初速度相等 > m1OP=m1OM+m2ON

【解析】試題分析：（1）應(yīng)用動量守恒定律求出需要驗證的表達式，然后根據(jù)表達式分析答題．（2）根據(jù)實驗原理與實驗注意事項分析答題．（3）由動量守恒定律求出需要驗證的表達式．

（1）小球離開軌道后做平拋運動，由于拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則：，兩邊同時乘以t，則：，，實驗需要測量小球的質(zhì)量、小球的水平位移，故選①④；

（2）為保證小球做平拋運動的初速度相等，每次實驗時小球a應(yīng)從同一位置由靜止釋放，為防止兩球碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即：．
（3）由（1）可知，實驗需要驗證的表達式為：．