Question

（1）在“探究碰撞中的守恒量”的實驗中，也可以探究“mv²”這個量（對應于動能）的變化情況．
①若采用弓形彈片彈開滑塊的方案，如圖1甲所示，彈開后的mv²的總量

 

彈開前mv²的總量（填大于、等于或小于），這是因為

 

．
②若采用圖1中乙圖的方案，碰撞前mv²的總量

 

碰后mv²的總量（填大于、等于或小于），說明彈性碰撞中

 

守恒．
③若采用圖中1丙圖的方案，碰撞前mv²的總量

 

碰后mv²的總量（填大于、等于或小于），說明非彈性碰撞中存在

 

損失．
（2）某同學用圖2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球放在斜槽軌道末端水平段的最右端靜止放置，讓a球仍從原固定點由靜止開始滾下，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本實驗必須測量的物理量有

 

；
A．斜槽軌道末端到水平地面的高度H
B．小球a、b的質量m_a、m_b
C．小球a、b的半徑r
D．小球a、b離開斜槽軌道末端后平拋飛行的時間t
E．記錄紙上O點到A、B、C各點的距離OA、OB、OC
F．a球的固定釋放點到斜槽軌道末端水平部分間的高度差h
②根據實驗要求，m_a

 

m_b（填“大于”、“小于”或“等于”）；
③放上被碰小球后，兩小球碰后是否同時落地？如果不是同時落地，對實驗結果有沒有影響？（不必作分析）

 

；
④為測定未放小球b時，小球a落點的平均位置，把刻度尺的零刻度線跟記錄紙上的O點對齊，下圖給出了小球a落點附近的情況，由圖3可得OB距離應為

 

 cm；
⑤按照本實驗方法，驗證動量守恒的驗證式是

 

．

Answer 1

分析：在“探究碰撞中的守恒量”的實驗中探究“mv²”這個量（對應于動能）的變化情況，方法就是通過測量滑塊的速度的變化，判定能量的轉化關系．
根據實驗原理可得m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，根據下落時間相同可得，通過實驗的原理確定需要測量的物理量．
在做“驗證動量守恒定律”的實驗中，是通過平拋運動的基本規律求解碰撞前后的速度的，所以要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平；

解答：解：（1）①若采用弓形彈片彈開滑塊的方案，如圖1甲所示，開始時兩個滑塊都處于靜止狀態，彈開的過程彈片的彈性勢能轉化為滑塊的動能，所以彈開后的mv²的總量 大于彈開前mv²的總量．
②若采用圖1中乙圖的方案，碰撞的過程中兩個滑塊只受到重力和支持力的作用，且二力大小相等方向相反，是一對平衡力，所以碰撞的過程動量守恒，機械能守恒，碰撞前mv²的總量等于碰后mv²的總量．
③若采用圖中1丙圖的方案，碰撞之后兩個物體以相同的速度運動，所以碰撞前mv²的總量小于碰后mv²的總量，非彈性碰撞中存在 機械能減少．
（2）①根據實驗的原理知，m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，即ma

x0

t

=ma

x1

t

+mb

x2

t

，可知需要測量的物理量有：小球a、b的質量m_a、m_b，水平槽上未放B球時，A球落點位置到O點的距離；A球與B球碰撞后，A球和B球落點位置到O點的距離；A球和B球的質量．故B、E正確，A、C、D、F錯誤．
故選：BE
②為了使小球碰后不被反彈，入射小球的質量m₁大于被碰小球的質量m₂．
③放上被碰小球后，理論上兩小球碰后應該同時落地．不過b球先落地，對實驗結果無影響
④用最小的圓盡可能把所有點圈在圓內，圓心的位置即可以看成是小球的平均落點．讀數的范圍大致在45.95～45.99 cm；    
⑤根據實驗的原理知，m_Av₀=m_Av₁+m_Bv₂，即ma

x0

t

=ma

x1

t

+mb

x2

t

，可知驗證動量守恒的驗證式可以是m_aOB=m_aOA+m_bOC．
故答案為：（1）①大于  彈片的彈性勢能轉化為滑塊的動能    ②等于  機械能    ③大于  機械能
（2）①B、E    ②大于    ③b球先落地，對實驗結果無影響
④a點位置的范圍大致在45.95～45.99 cm    ⑤m_aOB=m_aOA+m_bOC

點評：該題全面考查“探究碰撞中的守恒量”的實驗，對該實驗的原理、步驟即注意事項都有涉及，是一個非常全面的好題．