Question

【题目】如图是用来验证动量守恒的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点正下方桌子的边缘放有一静止弹性球2.实验时，将球1拉到A点并从静止开始释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞.碰撞后，球1把处于竖直方向的轻质指示针OC推移到与竖直线最大夹角为处，球2落到水平地面上的D点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出：在A点时，弹性球1球心离水平桌面的高度为a，轻质指示针OC与竖直方向的夹角为，球1和球2的质量分别为m1、m2，D点与桌子边沿间的水平距离为b.

（1）在此实验中要求m1________m2（填“大于”“小”或“等于”）；

（2）此外还需要测量的量是________；

（3）根据测量的数据，该实验中验证动量守恒的表达式为__________.

Answer 1

【答案】大于 球1的摆长L和桌面离水平地面的高度h

【解析】

第一空. 为了防止碰后球1反弹，球1的质量应大于球2的质量.

第二空.实验需要测量的量为：球1的摆长L和桌面离水平地面的高度h.

要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量1、2两个小球的质量m1、m2，要通过平抛运动的分位移公式求解碰撞后球2的速度，所以要测量桌面离水平地面的高度h.球1从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律有，解得.

碰撞后球1上升到最高点的过程中，机械能守恒，根据机械能守恒定律有，解得.

碰撞后球2做平抛运动，，所以碰后球2速度，

第三空. 要验证的表达式为：。

所以该实验中验证动量守恒的表达式为m1v1=m1v2+m2v3，

代入数据得.