Question

13．圖示為“驗證動量守恒定律”的實驗裝置圖，其中小球A為入射球，小球B為被碰球，且兩小球半徑相等，該實驗通過比較兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系來驗證動量守恒定律．
（1）用天平測出小球A、B的質(zhì)量分別為m₁和m₂，根據(jù)實驗要求，應(yīng)滿足m₁＞m₂．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）圖中O點是小球拋出點在水平地面上的垂直投影，實驗時，先讓小球A多次從斜軌道上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量水平射程OP，然后把小球B靜止于軌道的水平部分，再將入射球A從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球B相碰，并多次重復(fù)．接下來要完成的必要步驟是CD（填正確選項前的字母）．
A、測量小球被釋放時距水平軌道的高度h
B、測量拋出點距水平地面的高度H
C、分別找到小球A、B，相碰后平均落地點的位置M、N
D、分別測量小球A、B的水平射程OM、ON
（3）若兩球碰撞前后的動量守恒，則有m₁•OP=m₁•OM+m₂•ON（用題中測量的量表示）．

Answer 1

分析 驗證動量守恒定律實驗中，質(zhì)量可測而瞬時速度較難．因此采用了落地高度不變的情況下，水平射程來反映平拋的初速度大小，所以僅測量小球拋出的水平射程來間接測出速度．過程中小球釋放高度不需要，小球拋出高度也不要求．最后可通過質(zhì)量與水平射程乘積來驗證動量是否守恒．

解答 解：（1）實驗中為了防止入射球反彈，故要求入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量，故答案為：＞；
（2）（2）實驗時，先讓入射球m_l多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP．然后，把被碰小球m₂靜置于軌道的水平部分，再將入射球m_l從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m₂相碰，并多次重復(fù)．測量平均落點的位置，找到平拋運動的水平位移，因此步驟中CD是必須的；而豎直高度以及小球釋放時的高度均不需要測量；故選CD；
（3）動量守恒的表達式是m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
由于小球在空中飛行時間相等，則兩邊同乘以時間即為水平射程，故兩球相碰前后的動量守恒，則m₁•OM+m₂•ON=m₁•OP 應(yīng)成立．故應(yīng)驗證m₁•OP與m₁•OM+m₂•ON是否相等．
故答案為：（1）＞，（2）CD（3）m₁•OM+m₂•ON

點評 驗證動量守恒定律中，會在相同高度下，用水平射程來間接測出速度，將復(fù)雜問題簡單化，要注意體會此類方法的正確應(yīng)用．