Question

【題目】如圖1所示，用“碰撞實驗器”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。O是小球拋出時球心在地面上的垂直投影點，實驗時，先讓入射小球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其落地點的平均位置P，測量平拋水平射程OP。然后把被碰小球m2靜置于水平軌道的末端，再將入射小球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球m2相撞，多次重復實驗，找到兩小球落地的平均位置M、N。

(1)圖2是小球m2的多次落點痕跡，由此可確定其落點的平均位置對應的讀數為_____cm。

(2)下列器材選取或實驗操作符合實驗要求的是_____

A.在斜槽上涂潤滑油可以減少實驗誤差

B.選用兩球的質量應滿足m1＞m2

C.需用刻度尺測出水平軌道距離地面的高度

D.需用秒表測定小球在空中飛行的時間

E.小球m1每次必須從斜軌同一位置靜止釋放

(3)在某次實驗中，測量出兩小球的質量分別為m1、m2，三個落點的平均位置與O點的距離分別為OM、OP、ON。在實驗誤差允許范圍內，若滿足關系式_____，即驗證了碰撞前后兩小球組成的系統動量守恒。（用測量的物理量表示）。

Answer 1

【答案】55.50 BE m1OP＝m1OM+m2ON

【解析】

(1)[1]確定B球落點平均位置的方法：用盡可能小的圈把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均為止，由圖可得出碰撞后球的水平路程應取為55.50cm。

(2)[2]A．斜面是否粗糙對實驗的結果沒有影響，故A錯誤；

B．為保證入射小球不反彈，入射小球的質量應比被碰小球大，故B正確；

C．小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，他們在空中的運動時間相等，所以不需要用刻度尺測出水平軌道距離地面的高度，故C錯誤；

D．小球在空中做平拋運動的時間是相等的，因此不需要測量時間，故D錯誤；

E．為保證小球每一次碰撞前的速度都相同，要求小球每次必須從斜軌同一位置靜止釋放，故E正確。

故選BE。

(3)[3]要驗證動量守恒定律，即驗證

小球離開軌道后做平拋運動，他們拋出點的高度相等，在空中的運動時間相等，根據數學知識可得

化簡可得

由此可得，實驗需要驗證