Question

【題目】如圖所示，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。

(1)實驗中，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__________(填選項前的符號)，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

(2)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m1多次從傾斜軌道上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m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復。接下來要完成的必要步驟是__________。(填選項前的符號)

A．用天平測量兩個小球的質量m1、m2

B．測量小球m1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m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

E．測量平拋射程OM、ON

(3)若兩球碰撞前后的動量守恒，其表達式為____________________[用(2)中測量的量表示]；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足的表達式為____________________[用(2)中測量的量表示]。

Answer 1

【答案】C ADE m1·OM＋m2·ON=m1·OP m1·OM2＋m2·ON2=m1·OP2

【解析】

(1)[1]．小球碰前和碰后的速度都可用平拋運動來測定，即v=

即

m1=m1＋m2

而由H=gt2知，每次下落豎直高度相等，平拋時間相等。則可得

m1·OP=m1·OM＋m2·ON

故只需測射程，因而選C。

(2)[2]．由表達式知：在OP已知時，需測量m1、m2、OM和ON，故必要步驟A、D、E。

(3) [3][4]．若兩球碰撞前后的動量守恒，其表達式為

m1·OP=m1·OM＋m2·ON

若為彈性碰撞，則同時滿足動能守恒。

即

m1·OP2=m1·OM2＋m2·ON2。