Question

【題目】如圖所示，用“碰撞試驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。

試驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量______ 來間接地解決這個問題。

A.小球開始釋放高度h

B.小球拋出點距地面的高度H

C.小球做平拋運動的射程

圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時，先讓入射球多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP，然后，把被碰小球靜止于軌道的水平部分，再將入射小球從斜軌上S位置靜止釋放，與小球相撞，并多次重復。椐據(jù)圖可得兩小球質量的大小關系為_____, (接下來要完成的必要步驟是__________

A.用天平測量兩個小球的質量、

B.測量小球開始釋放高度h

C.測量拋出點距地面的高度H

D.分別找到、相碰后平均落地點的位置M、N

E.測量平拋射程OM，ON

若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示______________________ （用中測量的量表示）

Answer 1

【答案】（1）C （2）＞； ADE （3）m1OP=m1OM+m2ON；

【解析】

（1）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(guī)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．
（2）由動量守恒定律求出需要驗證的表達式，根據(jù)表達式以及實驗過程分析實驗中的步驟；
（3）根據(jù)（2）的分析確定需要驗證的關系式．驗證動量守恒定律實驗中，質量可測而瞬時速度較難．因此采用了落地高度不變的情況下，水平射程來反映平拋的初速度大小，所以僅測量小球拋出的水平射程來間接測出速度．過程中小球釋放高度不需要，小球拋出高度也不要求．最后可通過質量與水平射程乘積來驗證動量是否守恒．根據(jù)機械能守恒確定驗證是否為彈性碰撞的表達式．

（1）驗證動量守恒定律實驗中，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，根據(jù)平拋運動規(guī)律，若落地高度不變，則運動時間不變，因此可以用水平射程大小來體現(xiàn)速度速度大小，故需要測量水平射程，故AB錯誤，C正確．故選C
（2）碰撞過程中動量、能量均守恒，因此有：m1v0=m1v1+m2v2， 因此有：v1＝v0，因此要使入射小球m1碰后不被反彈，應該滿足m1＞m2．碰撞過程動量守恒，則m1v0=m1v1+m2v2，兩邊同時乘以時間t得：m1v0t=m1v1t+m2v2t，則m1OP=m1OM+m2ON，因此A實驗需要測量兩球的質量，然后確這落點的位置，再確定兩球做平拋運動的水平位移，故選ADE．
（3）由（2）知，實驗需要驗證：m1OP=m1OM+m2ON；