Question

【題目】如圖，用“碰撞實驗器”可以動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系．

a.若入射小球質量為m1， 半徑為r1；被碰小球質量為m2，半徑為r2，則________

①m1＞m2，r1＞r2 ②m1＞m2，r1＜r2 ③m1＞m2，r1=r2 ④m1＜m2，r1=r2

b.為完成此實驗，需要使用的測量工具除了刻度尺外還必需的是________．

c.安裝軌道時，軌道末端必須________．

d.設入射小球的質量為m1， 被碰小球的質量為m2， P為碰前入射小球落點的平均位置，則關系式________（用m1、m2及圖中字母表示）成立，即表示碰撞中動量守恒．

Answer 1

【答案】③天平水平

【解析】

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．

a.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，為保證碰撞在水平方向上，兩個小球的球心的高度要相等，即兩個小球的半徑要相等；同時，為保證入碰小球不反彈，需要入碰小球的質量大于被碰小球的質量，即m1＞m2 ．故選③．

b.實驗時，先讓入射球ml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m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球ml從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復．測量平均落點的位置，找到平拋運動的水平位移設落地時間為t ， 則，，。
而動量守恒的表達式是m1v0=m1v1+m2v2
若兩球相碰前后的動量守恒，則m1OM+m2ON=m1OP成立．
因此為完成此實驗，需要使用的測量工具除了刻度尺外還必需天平．

c.為保證碰撞在水平方向上，且兩個小球水平拋出，所以安裝軌道時，軌道末端必須水平；

d.根據b的分析可知，若兩球相碰前后的動量守恒，則m1OM+m2ON=m1OP成立．