Question

10．在利用图甲所示装置进行的“碰撞中的动量守恒”实验中

（1）用游标卡尺测量直径相同的两小球的直径，读数示意图如图乙所示，则小球直径为2.16cm．
（2）本实验必须满足的条件是BCD
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端的切线是水平的
C．入射小球每次都要从同一高度由静止滚下
D．碰撞的瞬间，入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行
（3）实验中，各小球的落地点如图丙所示，这个实验要验证的表达式是（入射球的质量为m₁，被碰球的质量为m₂）m₁OP=m₁OM+m₂O′N．

Answer 1

分析 （1）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；
（2）根据实验原理与实验注意事项分析答题．
（3）为防止碰撞过程中入射小球反弹，入射球的质量大于被碰球的质量；
（4）根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式．

解答 解：（1）由图示游标卡尺可知，小球的直径：d=21mm+6×0.1mm=21.6mm=2.16cm．
（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即可，实验时要保证斜槽轨道末端的切线是水平的，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误，B正确；
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、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，故D正确．故选BCD．
（3）小球粒子轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相等，
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，两边同时乘以时间t，则m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，m₁OP=m₁OM+m₂O′N；
故答案为：（1）2.16；（2）BCD；（3）m₁OP=m₁OM+m₂O′N．

点评 在验证动量守恒定律实验时的注意事项：（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．