Question

【题目】如图1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。O是小球抛出时球心在地面上的垂直投影点，实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛水平射程OP。然后把被碰小球m2静置于水平轨道的末端，再将入射小球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相撞，多次重复实验，找到两小球落地的平均位置M、N。

(1)图2是小球m2的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对应的读数为_____cm。

(2)下列器材选取或实验操作符合实验要求的是_____

A.在斜槽上涂润滑油可以减少实验误差

B.选用两球的质量应满足m1＞m2

C.需用刻度尺测出水平轨道距离地面的高度

D.需用秒表测定小球在空中飞行的时间

E.小球m1每次必须从斜轨同一位置静止释放

(3)在某次实验中，测量出两小球的质量分别为m1、m2，三个落点的平均位置与O点的距离分别为OM、OP、ON。在实验误差允许范围内，若满足关系式_____，即验证了碰撞前后两小球组成的系统动量守恒。（用测量的物理量表示）。

Answer 1

【答案】55.50 BE m1OP＝m1OM+m2ON

【解析】

(1)[1]确定B球落点平均位置的方法：用尽可能小的圈把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均为止，由图可得出碰撞后球的水平路程应取为55.50cm。

(2)[2]A．斜面是否粗糙对实验的结果没有影响，故A错误；

B．为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球大，故B正确；

C．小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，他们在空中的运动时间相等，所以不需要用刻度尺测出水平轨道距离地面的高度，故C错误；

D．小球在空中做平抛运动的时间是相等的，因此不需要测量时间，故D错误；

E．为保证小球每一次碰撞前的速度都相同，要求小球每次必须从斜轨同一位置静止释放，故E正确。

故选BE。

(3)[3]要验证动量守恒定律，即验证

小球离开轨道后做平抛运动，他们抛出点的高度相等，在空中的运动时间相等，根据数学知识可得

化简可得

由此可得，实验需要验证