Question

12．“碰撞中的動量守恒”實驗裝置如圖所示，讓質(zhì)量為m₁的小球從曲面上的某處自由滾下，與靜止在支柱上質(zhì)量為m₂的小球發(fā)生對心碰撞，則
（1）兩小球的質(zhì)量應(yīng)滿足B
A．m₁=m₂     B．m₁＞m₂    C．m₁＜m₂   D．沒有限制
（2）實驗中應(yīng)測量的量是ABFG
A．兩小球的質(zhì)量m₁、m₂
B．兩小球的半徑r₁、r₂
C．桌面離地面的高度H
D．小球的起始高度h
E．從兩小球相碰到兩小球落地的時間t
F．兩小球先后飛出的水平距離
G．小球m₁單獨滾下做平拋運動的水平距離
（3）實驗中某學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)如表

r1/m	r2/m	m1/kg	m2/kg	OM/m	ON/m	OP/m
0.0050	0.0050	0.0200	0.0100	0.1500	0.6460	0.4750

根據(jù)以上數(shù)據(jù)可求出兩小球碰撞前后的總動量損失率$\frac{△P}{{P}_{1}}$×100%=0.710%（保留3位有效數(shù)值），由此得到的研究結(jié)論是在誤差范圍內(nèi)，碰撞前后系統(tǒng)動量守恒．
（4）按表格內(nèi)的數(shù)據(jù)，小球1在碰前的總動量的數(shù)值可用0.0095000表示，其單位是否是kg•m/s，為什么：不是，其單位為kg•m．．

Answer 1

分析 ①為防止碰撞過程中入射小球反彈，入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量；
②根據(jù)動量守恒定律求出實驗需要驗證的表達式，然后分析答題；
③根據(jù)動量守恒定律求出實驗需要驗證的表達式．

解答 解：（1）驗證碰撞中的動量守恒實驗，為防止入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，故選B；
（2）小球粒子軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相同，在空中的運動時間t相等，
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，兩邊同時乘以時間t，則m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
m₁OP=m₁OM+m₂（ON-2r），則實驗需要測出：小球的質(zhì)量、小球的水平位置、小球的半徑，故選：ABFG；
（3）則兩球碰撞前的總動量為${P}_{1}={m}_{A}\overline{OP}$，
兩球碰撞后的總動量為${P}_{2}={m}_{A}\overline{OM}+{m}_{B}\overline{ON}$，
兩小球碰撞前后的總動量損失率$\frac{△P}{{P}_{1}}$×100%=$\frac{{P}_{1}-{P}_{2}}{{P}_{1}}$×100%≈0.710%．
可得出實驗的結(jié)論是在誤差范圍內(nèi)，碰撞前后系統(tǒng)動量守恒．
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)0.0095000=0.0200kg×0.4750m，所以0.0095000的單位是kg•m，不是kg•m/s．
故答案為：（1）B；（2）ABFG；（3）0.71；（4）不是，其單位為kg•m．

點評 實驗注意事項：（1）前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動．（2）利用斜槽進行實驗，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反彈．