Question

8．如图所示是已经调整好的探究动量守恒定律的装置，A、B是直径为d，质量分别为m₁和m₂的两个小球，且m₁＞m₂．
（1）为完成本实验，下列哪些器材是必须的BCD．
A．秒表　　　　　B．刻度尺　　　　　C．天平　　　　　D．复写纸
（2）图中的M、P、N是按照正确的步骤所得的小球落地的平均位置点，则入射小球A单独下滑时，落地点是P点，与小球B碰后，入射小球A的落地点是M点．
（3）量出M、P、N和O点的距离L₁、L₂、L₃，请写出验证动量守恒定律的表达式m₁L₂=m₁L₁+m₂（L₃-d）．

Answer 1

分析 （1）根据动量守恒定律的实验原理分析需要的仪器；
（2）结合平抛运动的特点，与碰撞前后的速度的大小关系即可判断出各落点位置；
（3）实验要验证两个小球系统碰撞过程动量守恒，即要验证m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通过平抛运动将速度的测量转化为水平射程的测量；

解答 解：（1）在该实验中需要测量小球的质量以及小球的水平位移，需要的测量仪器是天平、刻度尺．为了能让小球在落地留下痕迹，需要用到复写纸；
故选：BCD；
（2）入射小球A单独下滑时，落地点是P点；放上被碰小球后小球A、B的落地点依次是图中水平面上的M点和N点．
（3）碰撞过程中，如果水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，
小球做平抛运动时抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，两边同时乘以时间t，
m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t
得：m₁OP=m₁OM+m₂ON；
变形可得：m₁L₂=m₁L₁+m₂（L₃-d）
故答案为：（1）BCD；（2）P，M；（3）m₁L₂=m₁L₁+m₂（L₃-d）

点评 实验注意事项：（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．