Question

【题目】如图，用“碰撞实验器”可以动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．

a.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________

①m1＞m2，r1＞r2 ②m1＞m2，r1＜r2 ③m1＞m2，r1=r2 ④m1＜m2，r1=r2

b.为完成此实验，需要使用的测量工具除了刻度尺外还必需的是________．

c.安装轨道时，轨道末端必须________．

d.设入射小球的质量为m1， 被碰小球的质量为m2， P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式________（用m1、m2及图中字母表示）成立，即表示碰撞中动量守恒．

Answer 1

【答案】③天平水平

【解析】

动量守恒定律实验中，质量可测而瞬时速度较难．因此采用了落地高度不变的情况下，水平射程来反映平抛的初速度大小，所以仅测量小球抛出的水平射程来间接测出速度．过程中小球释放高度不需要，小球抛出高度也不要求．最后可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒．

a.动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，为保证碰撞在水平方向上，两个小球的球心的高度要相等，即两个小球的半径要相等；同时，为保证入碰小球不反弹，需要入碰小球的质量大于被碰小球的质量，即m1＞m2 ．故选③．

b.实验时，先让入射球ml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ml从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．测量平均落点的位置，找到平抛运动的水平位移设落地时间为t ， 则，，。
而动量守恒的表达式是m1v0=m1v1+m2v2
若两球相碰前后的动量守恒，则m1OM+m2ON=m1OP成立．
因此为完成此实验，需要使用的测量工具除了刻度尺外还必需天平．

c.为保证碰撞在水平方向上，且两个小球水平抛出，所以安装轨道时，轨道末端必须水平；

d.根据b的分析可知，若两球相碰前后的动量守恒，则m1OM+m2ON=m1OP成立．