Question

某同學用如圖1所示裝置，通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律．
（1）實驗中必須要求的條件是______
A．斜槽軌道盡量光滑以減少誤差
B．斜槽軌道末端的切線必須水平
C．入射球和被碰球的質量必須相等，且大小相同
D．入射球每次必須從軌道的同一位置由靜止滾下
（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？
A．水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離
B．A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離
C．測量A球或B球的直徑
D．測量A球和B球的質量（或兩球質量之比）
E．測量G點相對于水平槽面的高度
答：______（填選項號）．
（3）某次實驗中得出的落點情況如圖2所示，假設碰撞過程中動量守恒，則入射小球質量m₁和被碰小球質量m₂之比為______．

Answer 1

【答案】分析：（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）根據實驗原理和實驗目的可以知道驗證動量守恒定律實驗中哪些量要測量，怎么通過物理規律測量；
（3）由于兩球從同一高度下落，故下落時間相同，所以水平向速度之比等于兩物體水平方向位移之比，然后根據動量守恒列方程即可正確求出質量之比．
解答：解：（1）A、“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，只要離開軌道后做平拋運動，對斜槽是否光滑沒有要求，故A錯誤；
B、要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故B正確；
C、為了使小球碰后不被反彈，要求被碰小球質量大于碰撞小球質量，故C正確；
D、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止滾下，故D正確．
故選BD．
 （2）A、水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離，即測量出碰撞前A球的速度，故A正確；
B、A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離，即測量出碰撞后A球的速度，故B正確；
C、不需要測量A球或B球的直徑，故C錯誤；
D、測量A球和B球的質量（或兩球質量之比），用來表示出球的動量；
E、不需要測量G點相對于水平槽面的高度，故E錯誤．
故選ABD．
（3）由于兩球從同一高度開始下落，且下落到同一水平面上，故兩球下落的時間相同．
根據動量守恒定律可得在水平方向有m₁v=m₁v₁+m₂v₂，
故m₁vt=m₁v₁t+m₂v₂t，
即m₁×x_OP=m₁×x_OM+m₂×x_ON
代入數據求得：m₁：m₂=4：1
故答案為：4：1．
點評：本題主要考查了“驗證動量守恒定律”的實驗的原理及要求以及數據處理等基礎知識，難度不大，屬于基礎題，是考查基礎知識的好題．