Question

【题目】如图，用“碰撞实验器”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)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________．(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

(2)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：_______________________(用(1)中测量的量表示)．

(3)经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如上图所示．

碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________∶11；

若碰撞结束时m2的动量为p2′,则p1′∶p2′＝11∶________.

(4)碰撞前后总动量的比值为=_______(此计算结果保留三位有效数字)， 实验结果说明在误差允许的范围内系统动量守恒。

Answer 1

【答案】 (1)ADE (2) m1·OM＋m2·ON＝m1·OP (3) 14， 2.9 (4) 1.01

【解析】（1）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，因此本实验需要测量的量有两小球的质量m1、m2和平抛射程OM、ON，显然要确定两小球的平均落点M和N的位置．故选实验的步骤为：ADE．
（2）实验需要验证：m1OP=m1OM+m2ON；
（3）碰撞前m1的动量p1=45×44.80gcm；碰撞后m1的动量p1′=45×35.20 gcm；则p1∶p1′＝44.80:35.20=14∶11；若碰撞结束时m2的动量为p2′=7.5×55.68 gcm；则p1′∶p2′＝45×35.20: 7.5×55.68 =11∶2.9.