题目内容
16．
如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．（1）试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量C（填选项前的序号），间接地解决这个问题．
A．小球开始释放高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的射程
（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次 从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP．然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复．
接下来要完成的必要步骤是ADE（填选项前的符号）
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．测量小球m1开始释放的高度h
C．测量抛出点距地面的高度H
D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
E．测量平抛射程OM、ON
（3）实验时m1、m2的大小关系需要满足：m1＞m2足（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m1OP=m1OM+m2ON（用（2）中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为m1OP2=m1OM2+m2ON2（用（2）中测量的量表示）．
分析 根据实验原理分析答题．明确实验应测量的物理量，并明确实验中的注意事项；
由动量守恒定律求出需要验证的表达式，根据表达式确定需要测量的量；
根据分析确定需要验证的关系式
解答 解：（1）小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即测量射程，故C正确．
（2）要验证动量守恒定律定律，即验证：m1v1=m1v2+m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，
上式两边同时乘以t得：m1v1t=m1v2t+m2v3t，得：m1OP=m1OM+m2ON，
因此实验需要过程为：测量两球的质量、确定落点从而确定小球的水平位移，故选：ADE．
（3）由于要求被碰小球的水平位移要大，故应用重球去碰撞新球；故应保证，m1＞m2；
（4）由②可知，实验需要验证：m1OP=m1OM+m2ON；
若碰撞是弹性碰撞，满足动能守恒，则：$\frac{1}{2}{m}_{1}{v}_{0}^{2}=\frac{1}{2}{m}_{1}{v}_{1}^{2}+\frac{1}{2}{m}_{2}{v}_{2}^{2}$，代入得；m1OP2=m1OM2+m2ON2
故答案为：（1）C （2）ADE （3）m1•OM+m2•ON=m1•OP m1OP2=m1OM2+m2ON2
点评 该题考查用“碰撞试验器”验证动量守恒定律，该实验中，虽然小球做平抛运动，但是却没有用到速和时间，而是用位移x来代替速度v，成为是解决问题的关键．此题难度中等，属于中档题．
练习册系列答案
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