Question

某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为重锤线所指的位置．实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次．然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞，两小球的碰撞可视为弹性碰撞，碰后两球均向前飞行，且分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次．实验得到小球的落点的平均位置分别为 M、P、N．

（1）在该实验中，应选用的器材室下列器材中的      ．

A．天平

B．螺旋测微器

C．刻度尺

D．质量相同的钢球两个

E．质量不同的钢球和塑料球各一个

（2）在此实验中，球1的质量为m₁，球2的质量为m₂，需满足m₁      m₂（选填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）被碰球2飞行的水平距离由图中线段      表示．

（4）球1质量为m₁，球2质量为m₂，线段OM、ON、OP的长度分别为l₁、l₂、l₃，若实验结果满足      ，则碰撞过程中动量守恒．（请用本题所给字母表示）

Answer

（1）ACE；（2）＞；（3）；（4）m1l2=m1l1+m2l3

【解析】

试题分析：（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：

m1v0=m1v1+m2v2

在做平抛运动的过程中由于时间是相等的，所以得：

t•m1v0=t•m1v1+t•m2v2

即：m1=m1+m2

可知，需要使用天平测量小球的质量，使用刻度尺测量小球在水平方向的位移；

所以需要选择的器材有A、C、D．

（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：m1v0=m1v1+m2v2

在碰撞过程中动能守恒故有：m1v02=m1v12+m2v22

解得：v1=

要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1﹣m2＞0，

故答案为：大于．

（3）1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度减小，都做平抛运动，竖直高度相同，所以所以碰撞后2球的落地点是P点，所以被碰球2飞行的水平距离由图中线段

表示；

（4）N为碰前入射小球落点的位置，M为碰后入射小球的位置，P为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度为：

碰撞后入射小球的速度为：

碰撞后被碰小球的速度为：

若m1v1=m2v3+m1v2则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，带入数据得：

m1=m1+m2

即：m1l2=m1l1+m2l3