Question

【题目】某同学用如图甲所示装置验证动量守恒定律。入射球和靶球的半径相同，质量分别为m1、m2，平放于地面的记录纸上铺有复写纸。实验时先使入射球从斜槽上固定位置G由静止开始滚下，落到复写纸上，重复上述操作多次。再把靶球放在水平槽末端，让入射球仍从位置G由静止开始滚下，和靶球碰撞后继续向前运动落到复写纸上，重复操作多次。最终记录纸上得到的落点痕迹如图乙所示.

(1)关于本实验下列说法正确的是_________

A．需要用游标卡尺测量两小球的直径

B．应使m1>m2

C．实验中记录纸上铺的复写纸的位置可以移动

D．斜槽要固定好，末端切线不需要调节水平

(2)入射球和靶球的半径相同的目的：是为了保证入射球与靶球发生__________。

(3)按照本实验方法，该同学确定了落地点的平均位置P、Q、R并测出了OP、PQ、QR间的距离分别为x1、x2、x3，则验证动量守恒定律的表达式是________________。

(4)实验时调节入射球下落高度，让入射球以一定速度v与静止的靶球发生正碰，碰后测得两球动量正好相等，则入射球、靶球两球的质量之比m1/m2应满足_________________。

Answer 1

【答案】BC对心碰撞(或正碰)m1xl+m2(x1+x2+x3)=m1(x1+x2) (或是m2(x1+x2+x3)=m1x2)1＜m1/m2≤3

【解析】

（1）因为平抛运动的时间相等，根据，所以用水平射程可以代替速度，则需测量小球平抛运动的射程间接测量速度。故应保证斜槽末端水平，小球每次都从同一点滑下；同时为了小球2能飞的更远，防止1反弹，球1的质量应大于球2的质量；实验中白纸不能移动，但复写纸是可以移动的，故BC正确，AD错误。

（2）射球和靶球的半径相同的目的：是为了保证入射球与靶球发生对心碰撞.

（3）根据动量守恒定律可得：m1v1=m1v1′+m2v2，因小球在空中做平抛运动，下落时间相同，因此水平速度与水平位移成正比，则可知：只要m1（x1+x2）=m1x1+m2（x1+x2+x3）成立即可验证动量守恒定律。

（4）设碰撞后两者的动量都为P，由于题意可知，碰撞前后总动量为2P，根据动量和动能的关系有，碰撞过程动能不增加有：，解得：，由上可得：。