Question

20．用如图所示的装置，来验证碰撞过程中的动量守恒．O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点．经过如下步骤：
（Ⅰ）先使A球从斜槽上固定位置G由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹．重复多次．
（Ⅱ）再把B球放在槽的末端，让A球仍从位置G由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复多次．

（1）本实验要求小球A的质量和B的质量满足m_A＞m_B（填＞，＜或=）
（2）步骤I）中没有B球时，A下落的地点是N（填M，N或P）
（3）如果碰撞过程中动量守恒，则物理量m_A、m_B、OM、ON、OP满足m_A•ON=m_A•OM+m_B•OP．
（4）实验必须满足的条件是ACD
A．轨道末端的切线必须是水平的
B．斜槽必须光滑
C．入射球A每次必须从同一高度滚下
D．入射球A和被碰球B的球心在碰撞瞬间必须在同一高度．

Answer 1

分析 （1）验证碰撞过程中的动量守恒实验，入射球的质量应大于被碰球的质量．
（2）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．根据平抛运动规律即可确定应验证的表达式，同时明确注意事项．

解答 解：（1）为了防止A球反弹，入射球的质量必须大于被碰球的质量．
（2）根据实验原理可知，用质量较大的球去碰质量较小的球，则碰后，被碰球的速度一定大于入射球的速度，而入射球速度一定要减小，因此不放被碰球B时，A球应落到N点；
（3）需要验证动量守恒表达式为：m₁•v₁=m₁•v₁′+m₂•v₂′
因两球做平抛运动的时间相同，故：m₁•v₁•t=m₁•v₁′•t+m₂•v₂′•t
则有：m_A•ON=m_A•OM+m_B•OP
（4）A、为了使小球做平抛运动，轨道末端必须水平，故A正确；
B、只要每次加速的环境完全相同即可，不需加速轨道光滑，故B错误；
C、为了保证小球每次平抛的初速度相同，每次入射小球必须从同一高度由静止释放，故C正确；
D、为了保证两小球碰后速度均只在水平方向，故要求两球应为对心碰撞，故两球的球心高度应相同，故D正确．
故答案为：（1）＞；（2）N；（3）m_A•ON=m_A•OM+m_B•OP；（4）ACD

点评 在验证动量守恒定律中，要学会在相同高度下，用水平射程来间接测出速度的方法，同时明确动量守恒定律的基本应用．