Question

“验证动量守恒定律”验装置如图所示．让质量为m₁的小球从斜面上某处自由滚下与静止的质量为m₂的小球发生对心碰撞，则：

(l)两小球质量的关系应满足________。

A．m₁= m₂

B. m₁> m₂

C．m₁< m₂

(2)实验必须满足的条件是_____________________。

A.轨道末端的切线必须是水平的

B.斜槽轨道必须光滑

C.入射球m₁每次必须从同一高度滚下

D.入射球m₁和被碰球 m₂的球心在碰撞瞬间必须在同一高度

(3)某次实验得出小球的落点情况如图所示，测得落点P、M、N到O点的距离分别为OP、OM、ON,假如碰撞过程动量守恒，则碰撞小球质量m₁和被碰小球质量m₂之比m₁： m₂= _______。（用OP、OM、ON表示）

Answer

（1）B （2）ACD （3）ON/(OP-OM)

【解析】（1）在“验证碰撞中的动量守恒”实验中，为防止被碰球碰后反弹，入射球的质量必须（远）大于被碰球的质量，因此B正确，AC错误．故选B．
（2）要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故A正确；“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故B错误；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；
D、要保证碰撞后都做平抛运动，两球要发生正碰，碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心应在同一水平高度，两球心的连线应与轨道末端的切线平行，因此两球半径应该相同，故D正确．故选ACD．
（3）两球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有：
m1v1=m1v1′+m2v2′，
两边同时乘以t得：m1v1t=m1v1′t+m2v2′t
即为： m1OP=m1OM+m2ON，则：

点睛：利用平抛运动验证动量守恒定律的实验注意事项：（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．