Question

11．如圖為實驗室中驗證動量守恒定律的實驗裝置示意圖．
（1）若入射小球質(zhì)量為m₁，半徑為r₁；被碰小球質(zhì)量為m₂，半徑為r₂，為保證一維碰撞和避免碰后反彈則應(yīng)滿足C
A．m₁＞m₂    r₁＞r₂
B．m₁＞m₂    r₁＜r₂
C．m₁＞m₂    r₁=r₂
D．m₁＜m₂    r₁=r₂
（2）為完成此實驗，以下所提供的測量工具中必需的是AC．（填下列對應(yīng)的字母）
A．直尺    B．游標(biāo)卡尺    C．天平   D．彈簧秤    E．秒表
（3）設(shè)入射小球的質(zhì)量為m₁，被碰小球的質(zhì)量為m₂，P為碰前入射小球落點的平均位置，則關(guān)系式（用m₁、m₂及圖中字母表示）m₁OP=m₁OM+m₂ON．成立，即表示碰撞中動量守恒．

Answer 1

分析 （1）為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量；為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同．
（2）根據(jù)實驗原理選擇實驗器材；
（3）根據(jù)動量守恒定律求出需要驗證的表達(dá)式．

解答 解：（1）為保證兩球發(fā)生對心正碰，兩球的半徑應(yīng)相等，為防止碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，故選C；
（2）實驗需要測量的量有：①入射小球的質(zhì)量，②被碰小球的質(zhì)量，③入射小球碰前平拋的水平位移，④入射小球碰后平拋的水平位移，⑤被碰小球碰后平拋的水平位移，測量水平位移需要用直尺，測質(zhì)量需要天平，因此需要的實驗器材是AC．
（3）小球離開軌道后做平拋運動，小球拋出點的高度相等，則它們在空中的運動時間t相等，驗證碰撞中的動量守恒，需要驗證：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，則：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t，m₁x₁=m₁x₁′+m₂x₂，因此需要驗證：m₁OP=m₁OM+m₂ON．
故答案為：（1）C；（2）AC； （3）m₁OP=m₁OM+m₂ON．

點評 本題考查利用平拋運動驗證動量守恒定律；主要是運用等效思維方法，平拋時間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗證的方程變成容易驗證．