题目内容

16．如图1所示装置验证碰撞中的动量守恒，A、B两球直径相同，质量分别为m1、m2．

（1）实验中所必须用的测量工具是刻度尺、游标卡尺．
（2）实验中必须要求的条件是BCD．
A．斜槽必须是光滑的
B．斜槽末端的切线必须水平
C．m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度
D．m1每次必须从同一高度处滚下
（3）某次实验得出小球的落点情况如图2所示，若碰撞中动量守恒，则两小球质量之比m1：m2=4：1．

分析 根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式，同时掌握在做“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平．然后根据表达式分析答题．

解答 解：（1）两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，如果碰撞过程动量守恒，则有：
m1v1=m1v1′+m2v2′，
两边同时乘以t得：m1v1t=m1v1′t+m2v2′t，
即为：m1OP=m1OM+m2O′N，m1OP=m1OM+m2（ON-2r），由此可知，实验需要测出小球质量、小球的水平位移，
测质量需要天平，测水平位移需要刻度尺，故需要的测量工具为：天平、刻度尺．
（2）A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
C、要保证碰撞后都做平抛运动，两球要发生正碰，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心应在同一水平高度，两球心的连线应与轨道末端的切线平行，因此两球半径应该相同；相碰时球在在同一高度；故C正确；
D、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确；
故选：BCD．
（3）由图2所示可知，OP=25.5cm，OM=15.5cm，O′N=ON-2r=41.1cm-1.1cm=40.0cm．
如果两球碰撞过程动量守恒，则：m1OP=m1OM+m2（ON-2r），
代入数据求得：m1：m2=4：1；
故答案为：（1）刻度尺、游标卡尺      （2）BCD         （3）4：1

点评 本题考查了验证动量守恒实验的注意事项、实验数据分析，知道实验原理、实验注意事项、应用动量守恒定律即可正确解题；实验注意事项：（1）前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．（2）利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1＞m2，防止碰后m1被反弹

练习册系列答案
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