Question

【題目】如圖，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系．

（1）實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通過僅測量______ （填選項前的符號），間接地解決這個問題．

A．小球開始釋放高度h

B．小球拋出點距地面的高度H

C．小球做平拋運動的射程

（2）圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影．實驗時，先讓入射球m1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．然后，把被碰小球靜置于軌道的水平部分，再將入射球從斜軌上S位置靜止釋放，與小球相碰，并多次重復．接下來要完成的必要步驟是______（填選項前的符號）．

A．用天平測量兩個小球的質量m1、m2

B．測量小球m1開始釋放高度h

C．測量拋出點距地面的高度H

D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

E．測量平拋射程OM、ON

（3）若入射小球質量為m1，半徑為r1；被碰小球質量為m2，半徑為r2，則m1______ m2，r1______ r2（填“＞”，“＜”或“=”）

（4）若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為______ （用（2）中測量的量表示）；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足的表達式為______ （用（2）中測量的量表示）．

Answer 1

【答案】 C ADE ＞ = m1OP=m1OM+m2ON m1OP2=m1OM2+m2ON2

【解析】（1）小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間相等，小球的水平位移與小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即測量射程，C正確．

（2）要驗證動量守恒定律定律，即驗證，小球離開軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得： ，得： ，因此實驗需要測量：兩球的質量、小球的水平位移，為了測量位移，應找出落點，選ADE．

（3）為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰后不反彈，要求；

（4）由（2）知，實驗需要驗證： ；如果碰撞過程機械能守恒，則，兩邊同時乘以得，則可得： ．