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的P点，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。碰后两球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，下列不需要的器材（_______）

A 天平        B游标卡尺     C  刻度尺    D 大小相同的钢球两个

（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“大于”、“小于”或“等于”）。

（3）若实验结果满足： ____________，就可以验证碰撞过程中动量守恒。

Answer

B 大于

【解析】试题分析:根据实验的原理，选择需要进行实验的器材；写出验证动量守恒定律的表达式，根据表达式中的物理量选择需要的测量工具；为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量．（3）先根据平抛运动的特点判断碰撞前后两个小球的落地点，再求出碰撞前后两个小球的速度，根据动量的公式列出表达式，代入数据看碰撞前后的动量是否相等．

在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有：

在做平抛运动的过程中由于时间是相等的，所以得
即
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；
所以不需要游标卡尺

（2）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有，在碰撞过程中动能守恒故有

解得

要碰后入射小球的速度，即，