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    6．如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．

    （1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量C（填选项前的符号），间接地解决这个问题．
    A．小球开始释放时高度h
    B．小球抛出点距地面的高度H
    C．小球做平抛运动的射程
    （2）图1中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP．然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．
    接下来要完成的必要步骤是ADE．（填选项前的符号）
    A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
    B．测量小球m1开始释放时高度h
    C．测量抛出点距地面的高度H
    D．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
    E．测量平抛射程OM，ON
    （3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m1•OM+m2•ON=m1•OP（用（2）中测量的量表示）．
    （4）经测定，m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1：p1′=14：11；若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′：p2′=11：2.9．
    实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为1.01．

    分析 （1）根据实验原理分析答题．
    （2）由动量守恒定律求出需要验证的表达式，根据表达式确定需要测量的量；
    （3）根据②的分析确定需要验证的关系式．
    （4）由动量的公式即可求出动量的大小，然后进行验证即可．

    解答 解：（1）小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与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，选项C正确；
    故选：C
    （2）要验证动量守恒定律定律，即验证：m1v1=m1v2+m2v3，小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，
    上式两边同时乘以t得：m1v1t=m1v2t+m2v3t，得：m1OP=m1OM+m2ON，
    因此实验需要测量：两球的质量、小球的水平位移，
    故选：ADE．
    （3）由②可知，实验需要验证：m1OP=m1OM+m2ON；
    （4）由于m1=45.0g，m2=7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图2所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1：p1′=m1OP：m1OM=OP：0M=$\frac{44.80}{35.20}=\frac{14}{11}$；
    若碰撞结束时m2的动量为p2′，则p1′：p2′=m1OM：m2ON=$\frac{45.0×35.2}{7.5×55.68}=\frac{11}{2.9}$
    实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值：$\frac{{P}_{初}}{{P}_{末}}=\frac{14}{11+2.9}=1.01$
    以上的计算结果表面在误差允许的情况下，系统的动量守恒．
    故答案为：（1）C；（2）ADE；（3）m1•OM+m2•ON=m1•OP；（4）14，2.9，1.01

    点评 实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目．

    练习册系列答案
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