题目内容
【题目】在实验室里为了验证动量守恒定律,一般采用如图甲、乙所示的两种装置：
(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2,则____。
A．m1>m2，r1>r2 B．m1>m2，r1<r2
C．m1>m2，r1=r2 D．m1<m2，r1=r2
(2) 图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落点位置P，测量平抛射程OP。然后把被碰小球m2静置于轨道水平部分末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。空气阻力忽略不计，接下来要完成的必要步骤是_____________。（填选项前的字母）
A．测量两个小球的质量m1、m2 B．测量小球m1开始释放时的高度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 F．测量两个小球的半径r1、r2
(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时（P为碰前入射小球落点的平均位置），所得“验证动量守恒定律”的结论为___________________。(用装置图中的字母表示)
（4）甲、乙两种装置异同点：_________________________
（5）如下图所示，丙同学利用此装置验证动量守恒定律。水平气垫导轨（轨道与滑块间摩擦力忽略不计）上装有两个光电计时装置C和D，可记录遮光片的遮光时间。将滑块A、B静止放在导轨上，该同学按照如下步骤进行试验：
a．测量滑块A的质量
，测量滑块B的质量
b．测量滑块A的遮光片的宽度d1，滑块B的遮光片的宽度d2
c．给滑块A一个向右瞬时冲量，让滑块A与静止的滑块B发生碰撞后，B、A依次通过光电计时装置D
d．待B、A完全通过光电计时装置D后用手分别按住
e．记录光电计时电装置C显示的时间t1和装置先后显示的时间t2、t3
按照该同学的操作，若两滑块碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为_______________；两滑块碰撞过程中损失的机械能为___________。
（规律总结）通过实验来“验证动量守恒定律”，不论采用何种方法，都要测得系统内物体作用前后的“速度”，请比较分析甲丙两名同学的实验方案，分别说明在测得“速度”的方法上有何不同？___________
【答案】（1）C （2）ADE （3）m1OP=m1OM+m2ON. （4）甲图中被碰小球是放在支架上的，所以平抛的水平位移应该是O′N. （5） 
甲同学根据平抛运动特点，竖直方向做自由落体运动，相同高度落地时间相同，水平方向做匀速运动，因此用水平射程替代速度，是间接的方法；乙同学是用一小段时间间隔的平均速度 来表示滑块通过光电计时装置的瞬时速度的，利用了极限思想。
【解析】
（1）为保证两球发生对心正碰，两球的半径应相等，为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故选C．
（2）小球离开轨道后做平抛运动，由h=
gt2得小球做平抛运动的时间
，由于小球做平抛运动时抛出点的高度h相同，则它们在空中的运动时间t相等，验证碰撞中的动量守恒，需要验证：m1v1=m1v1′+m2v2，则：m1v1t=m1v1′t+m2v2t，m1x1=m1x1′+m2x2，由图乙所示可知，需要验证：m1OP=m1OM+m2ON，因此实验需要测量的量有：①入射小球的质量m1和被碰小球的质量m2，分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N，并测量平抛射程OM、ON；故选ADE．
（3）所得“验证动量守恒定律”的结论为: m1OP=m1OM+m2ON.
（4）甲图中被碰小球是放在支架上的，所以平抛的水平位移应该是O′N.
（5）若两滑块相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：mAv1=mAv2+mBv3
三个速度分别为：
，
，
，
联立可得：；
两滑块碰撞过程中损失的机械能：
根据实验的原理可知，甲同学根据平抛运动特点，竖直方向做自由落体运动，相同高度落地时间相同，水平方向做匀速运动，因此用水平射程替代速度，是间接的方法；乙同学是用一小段时间间隔的平均速度
来表示滑块通过光电计时装置的瞬时速度的，利用了极限思想。
