Question

【题目】如图1为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：

①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2；用游标卡尺测小球A直径如图2所示，则d=______cm．

②安装实验装置，将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面BC连接在斜槽末端；

③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置P；

④将小球m2放在斜槽末端B处,仍让小球m1从斜槽顶端A处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球m1、m2在斜面上的落点位置；

⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端B的距离．图中M、P、N点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从M、P、N到B点的距离分别为SM、SP、SN．

依据上述实验步骤，请回答下面问题：

(1)两小球的质量m1、m2应满足m1______m2（填写“>”、“=”或“<”）；

(2)用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式____________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；

Answer 1

【答案】1.430 ＞

【解析】

游标卡尺主尺示数与游标尺示数之和是游标尺的示数,不估读；明确实验原理，从而分析实验中应满足的条件；设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律求出碰撞前后小球m1和小球m2的速度，表示出动量的表达式即可求解.

①由图2所示游标卡尺可知，主尺示数是14mm，游标尺示数是6×0.02mm=0.12mm，则游标卡尺的示数是14mm+0.12m=14.12mm=1.412cm．

(1)为了防止入射球碰后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量,即m1>m2.

(2)碰撞前，小球m1落在图中的P点，设其水平初速度为v1.小球m1和m2发生碰撞后，m1的落点在图中的M点，设其水平初速度为v1′，m2的落点是图中的N点，设其水平初速度为v2．设斜面BC与水平面的倾角为α，由平抛运动规律得:, ,解得，，，所以只要满足m1v1=m2v2+m1v′1，即：，则说明两球碰撞过程中动量守恒.