Question

12．某同學用如圖所示的裝置做驗證動量守恒定律的實驗．先將A球從斜槽軌道上某固定點處由靜止開始滾下，在水平地面上的記錄紙上留下壓痕，重復10次；再把同樣大小的B球放在斜槽軌道末水平段的最右端上，讓A球仍從同一固定點處由靜止開始滾下，和B球相碰后，兩球分別落在記錄紙的不同位置處，重復10次．
（1）在以下選項中，哪些是本次實驗必須測量的物理量AC．
A．兩球的質量m_A、m_B
B．A球的釋放點離斜槽末端的豎直高度h
C．線段$\overline{OM}$、$\overline{OP}$、$\overline{ON}$的長度
D．斜槽末端離紙面的豎直高度H
（2）在本實驗中，根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，當關系式m_aOP=m_aOM+m_bON，成立時，即可驗證碰撞過程中動量守恒．
（3）在本實驗中，為了盡量減小實驗誤差，在安裝斜槽軌道時，應讓斜槽末端保持水平，這樣做的目的是C．
A．入射球與被碰小球碰后均能從同一高度飛出
B．入射球與被碰小球碰后能同時飛出
C．入射球與被碰小球離開斜槽末端時的速度為水平方向
D．入射球與被碰小球碰撞時的動能不損失．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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)動量守恒分析答題．
（3）在實驗中讓小球在固定斜槽滾下后，做平拋運動，記錄下平拋后運動軌跡．然后在運動軌跡上標出特殊點，對此進行處理，由于是同一個軌跡，因此要求拋出的小球初速度是相同的，所以在實驗時必須確保拋出速度方向是水平的，同時固定的斜槽要在豎直面．

解答 解：（1）小球離開軌道后做平拋運動，小球在空中的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
兩邊同時乘以時間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，
則：m_aOP=m_aOM+m_bON，
因此A實驗需要測量：兩球的質量，兩球做平拋運動的水平位移，故選AC．
（2）由（1）可知，實驗需要驗證的表達式為：m_aOP=m_aOM+m_bON，．
（3）：（1）研究平拋運動的實驗很關鍵的地方是要保證小球能夠水平飛出，只有水平飛出時小球才做平拋運動，故ABD錯誤，C正確；
故答案為：（1）AC；（2）m_aOP=m_aOM+m_bON；（3）C．

點評 本題考查了驗證動量守恒定律的實驗器材的選擇原理，要減小空氣阻力的影響；在實驗中如何實現(xiàn)讓小球做平拋運動是關鍵，因此實驗中關鍵是斜槽末端槽口的切線保持水平及固定后的斜槽要豎直．