Question

11．如图为实验室中验证动量守恒定律的实验装置示意图．
（1）若入射小球质量为m₁，半径为r₁；被碰小球质量为m₂，半径为r₂，为保证一维碰撞和避免碰后反弹则应满足C
A．m₁＞m₂    r₁＞r₂
B．m₁＞m₂    r₁＜r₂
C．m₁＞m₂    r₁=r₂
D．m₁＜m₂    r₁=r₂
（2）为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是AC．（填下列对应的字母）
A．直尺    B．游标卡尺    C．天平   D．弹簧秤    E．秒表
（3）设入射小球的质量为m₁，被碰小球的质量为m₂，P为碰前入射小球落点的平均位置，则关系式（用m₁、m₂及图中字母表示）m₁OP=m₁OM+m₂ON．成立，即表示碰撞中动量守恒．

Answer 1

分析 （1）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；为了使两球发生正碰，两小球的半径相同．
（2）根据实验原理选择实验器材；
（3）根据动量守恒定律求出需要验证的表达式．

解答 解：（1）为保证两球发生对心正碰，两球的半径应相等，为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，故选C；
（2）实验需要测量的量有：①入射小球的质量，②被碰小球的质量，③入射小球碰前平抛的水平位移，④入射小球碰后平抛的水平位移，⑤被碰小球碰后平抛的水平位移，测量水平位移需要用直尺，测质量需要天平，因此需要的实验器材是AC．
（3）小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相等，则它们在空中的运动时间t相等，验证碰撞中的动量守恒，需要验证：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，则：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t，m₁x₁=m₁x₁′+m₂x₂，因此需要验证：m₁OP=m₁OM+m₂ON．
故答案为：（1）C；（2）AC； （3）m₁OP=m₁OM+m₂ON．

点评 本题考查利用平抛运动验证动量守恒定律；主要是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．