Question

11．某物理实验小组的同学安装“验证动量守恒定律”的实验装置如图1所示．让质量为m₁的小球从斜面上某处自由滚下与静止在支柱上质量为m₂的小球发生对心碰撞，则：

（1）下列关于实验的说法正确的是AC．
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．应满足入射球m₁质量小于被碰小球m₂
（2）在实验中，根据小球的落点情况，该同学测量出OP、OM、ON、O'P、O'M、O'N的长度，用以上数据合理地写出验证动量守恒的关系式为m₁•OP=m₁•OM+m₂•O′N．
（3）在实验中，用20分度的游标卡尺测得两球的直径相等，读数部分如图2所示，则小球的直径为11.55mmmm．

Answer 1

分析 （1）验证碰撞过程中的动量守恒实验，入射球的质量应大于被碰球的质量．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）应用动量守恒定律根据图示求出需要验证的表达式，然后分析答题．；
（3）游标卡尺的读法，先确定分度数，从而确定精确度，进行读数；

解答 解：（1）A、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；
B、“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；
C、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、为防止碰后m₁被反弹，入射球质量要大于被碰球质量，即m₁＞m₂，故D错误．
故选：AC．
（2）小球粒子轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相等，m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，
两边同时乘以时间t，则有：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
m₁•OP=m₁•OM+m₂•O′N，
（3）游标卡尺是20分度的卡尺，其精确度为0.05mm，每格的长度为0.95mm，
则图示读数为：22mm-11×0.95mm=11.55mm；
故答案为：（1）AC 
（2）m₁•OP=m₁•OM+m₂•O′N  
（3）11.55mm

点评 本题考查了实验注意事项、实验数据分析，知道实验原理、实验注意事项、应用动量守恒定律即可正确解题；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