Question

3．如图1为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图

（1）入射小球1与被碰小球2直径相同，它们的质量相比较，应是m₁＞m₂．
（2）在做此实验时，若某次实验得出小球的落点情况如图2所示．假设碰撞中动量守恒，则入射小球质量m₁和被碰小球质量m₂之比m₁：m₂=4：1．

Answer 1

分析 （1）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．
（2）根据动量守恒，结合m₁•OP=m₁•OM+m₂•ON求出两球的质量之比．

解答 解：（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
在碰撞过程中动能守恒有：$\frac{1}{2}{m}_{1}{{v}_{0}}^{2}=\frac{1}{2}{m}_{1}{{v}_{1}}^{2}+\frac{1}{2}{m}_{2}{{v}_{2}}^{2}$，
解得v₁=$\frac{{m}_{1}-{m}_{2}}{{m}_{1}+{m}_{2}}{v}_{0}$，要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m₁-m₂＞0，即m₁＞m₂．
（2）由题意可知，球1未和球2碰撞，落在P点，球1和球2碰撞后分别落在M点和N点，假设碰撞过程中动量守恒，有：m₁•OP=m₁•OM+m₂•ON，
即60.50m₁=36.30m₁+96.80m₂，解得m₁：m₂=4：1．
故答案为：（1）＞，（2）4：1．

点评 本题考查了动量守恒定律的验证，对于入射小球的质量大于被碰小球的质量，要牢记，但也要理解原因．