Question

7．在做“驗證動量守恒定律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示，通過半徑相同的A、B兩球碰撞來尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR是槽末端部分，入射球A與被碰球B飛出后做平拋運動，其中P′為球A碰前飛行的落點，M為球A碰后飛行的落點，球B的落點為N，如圖1所示，則

（1）為保證球A碰后不反向，必須要求球A的質量大于球B的質量．（填“大于”“等于”“小于”）
（2）要使球A每次從槽上飛出時做平拋運動，需保證槽QR部分水平，碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復上述操作，找出球的平均落點，此過程中每次應保證球A從斜槽上同一位置自由釋放．
（3）由圖2數據可推測處入射球A與被碰球B的質量之比約為m_a：m_b=5：2．

Answer 1

分析 根據通過實驗的原理確定需要測量的物理量，小球離開軌道后做平拋運動，它們在空中的運動時間相同，水平位移與出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根據動量守恒定律求出需要驗證的表達式，從而求出兩小球的質量之比．

解答 解：（1）為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量．
（2）為了保證小球做平拋運動，必須調整斜槽使末端切下水平．同時為了保證小球每次判斷的速度相同，應把小球每次從同一位置自由釋放；
（3）由圖2所示可知，入射球碰前落地點是紙上的P點，水平射程是OP=40.5cm=0.4050cm；，
碰后入射球小球的水平射程：OM=18.30cm=0.1830m，B球的水平射射為ON=55.45cm=0.5545m；
小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，小球的運動時間t相等，
如果碰撞過程動量守恒，則：m_av_a=m_av_a′+m_bv_b′，兩邊同時乘以時間t得：
m_av_at=m_av_a′t+m_bv_b′t，則：m_AOP=m_AOM+m_BON，
代入解得：
m_A：m_B=5：2．
故答案為：（1）大于；（2）水平；同一位置自由（3）5：2．

點評 本題考查了實驗注意事項、求小球的水平位移、實驗需要測量的量、求實驗需要驗證的表達式，知道實驗原理、實驗注意事項、應用動量守恒定律求出動量守恒的表達式即可正確解題．