Question

4．在“验证碰撞中的质量守恒”实验中，某同学让质量为m₁的小球从斜面上某处自由滚下与静止在斜槽末端质量为m₂的小球发生对心碰撞，如图所示，回答下列问题：
（1）两小球的质量关系必须满足B（填正确答案标号）．
A．m₁=m₂　　B．m₁＞m₂　　C．m₁＜m₂　　D．没有特殊要求
（2）实验必须满足的条件是ACD（填正确答案标号）．
A．斜槽轨道末端的切线必须是水平的
B．斜槽轨道必须是光滑的
C．入射球m₁每次必须从同一高度由静止滚下
D．两小球的半径必须相同
（3）用图中字母来表示，只要满足关系式m₁OP=m₁OM+m₂ON，则说明碰撞中动量是守恒的．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）明确实验原理，从而确定实验中的注意事项，从而分析答题；
（3）根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式，然后答题；

解答 解：（1）为防止两球碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即 m₁大于m₂． 故B正确，AC错误；
（2）A、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故A正确；
B、“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B错误；
C、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C正确．
D、为保证两球发生对心正碰，碰撞后小球做平抛运动，碰撞的瞬间m₁ 和m₂ 球心连线与轨道末端的切线平行，并且球心应等高，故D正确；
故选：ACD．
（3）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，
则有：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
故答案为：（1）B；（2）ACD；（3）m₁OP=m₁OM+m₂ON

点评 本题主要考查了“验证动量守恒定律”的实验的原理及要求以及数据处理等基础知识，要注意明确实验中基本方法和注意事项，并掌握本实验中利用平抛运动研究对动量守恒的基本方法．