Question

【题目】如图所示，用“碰撞试验器”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。

试验中，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______ 来间接地解决这个问题。

A.小球开始释放高度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

图中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，把被碰小球静止于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上S位置静止释放，与小球相撞，并多次重复。椐据图可得两小球质量的大小关系为_____, (接下来要完成的必要步骤是__________

A.用天平测量两个小球的质量、

B.测量小球开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到、相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM，ON

若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示______________________ （用中测量的量表示）

Answer 1

【答案】（1）C （2）＞； ADE （3）m1OP=m1OM+m2ON；

【解析】

（1）在做“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，所以要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平．
（2）由动量守恒定律求出需要验证的表达式，根据表达式以及实验过程分析实验中的步骤；
（3）根据（2）的分析确定需要验证的关系式．验证动量守恒定律实验中，质量可测而瞬时速度较难．因此采用了落地高度不变的情况下，水平射程来反映平抛的初速度大小，所以仅测量小球抛出的水平射程来间接测出速度．过程中小球释放高度不需要，小球抛出高度也不要求．最后可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒．根据机械能守恒确定验证是否为弹性碰撞的表达式．

（1）验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现速度速度大小，故需要测量水平射程，故AB错误，C正确．故选C
（2）碰撞过程中动量、能量均守恒，因此有：m1v0=m1v1+m2v2， 因此有：v1＝v0，因此要使入射小球m1碰后不被反弹，应该满足m1＞m2．碰撞过程动量守恒，则m1v0=m1v1+m2v2，两边同时乘以时间t得：m1v0t=m1v1t+m2v2t，则m1OP=m1OM+m2ON，因此A实验需要测量两球的质量，然后确这落点的位置，再确定两球做平抛运动的水平位移，故选ADE．
（3）由（2）知，实验需要验证：m1OP=m1OM+m2ON；