Question

5．如图1为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图
（1）入射小球1与被碰小球2直径相同，均为d，它们的质量相比较，应是m₁大于m₂． 
（2）为了保证小球做平抛运动，必须调整斜槽使末端切线水平．

（3）某次实验中在纸上记录的痕迹如图2所示．测得OO′=1.00厘米，O′M=1.80厘米，MP=5.72厘米，PN=3.50厘米，入射球质量为100克，被碰小球质量是50克，两球直径都是1.00厘米，则没有放被碰球时，入射球落地点是纸上的P点，水平射程是8.52厘米，被碰小球的水平射程是11.02厘米．
（4）某同学改用图3所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．

①碰撞后B球的水平程应取为12.02  cm．
②在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：ABD（填选项号）．
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A、B球落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量（或两球质量之比）
E．测量G点相对于水平槽面的高度．

Answer 1

分析 分析图示实验情景，根据实验原理及注意事项分析前2问；
根据实验原理及平抛运动的规律分析两小球的运动过程及落点；
用尽可能小的圆将尽可能多的小球的落点圈住，圆心的位置就可以看成是小球的平均落点；
根据实验原理，求出需要验证的表达式，然后确定本次实验必须进行的测量．

解答 解：（1）为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：m₁大于m₂．
（2）为了保证小球做平抛运动，必须调整斜槽使末端切下水平．
（3）由图2所示可知，入射球碰前落地点是纸上的P点，
水平射程是OP=OO′+O′M+MP=1.00+1.80+5.72=8.52cm，
被碰小球的水平射程：O′N=O′M+MP+PN=1.80+5.72+3.50=11.02cm．
（4））①用尽可能小的圆将尽可能多的小球的落点圈住，圆心的位置就可以看成是小球的平均落点；该落点的读数为12.02cm．
②小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，小球的运动时间t相等，
如果碰撞过程动量守恒，则：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，两边同时乘以时间t得：
m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，则：m₁OP=m₁OM+m₂O′N，
故实验需要验证的表达式为：m₁OP=m₁OM+m₂O′N，
实验需要测量：两小球的质量、碰撞前后入射球与被碰球的水平位移，实验不需要测量球的直径与球抛出点的高度，故选：ABD．
故答案为：（1）大于；（2）末端切线水平；（3）P；8.52；11.02；（4）12.02；ABD．

点评 本题考查了实验注意事项、求小球的水平位移、实验需要测量的量、求实验需要验证的表达式，知道实验原理、实验注意事项、应用动量守恒定律求出动量守恒的表达式即可正确解题．