Question

【題目】如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚�(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系．

a.若入射小球質(zhì)量為m1， 半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則________

①m1＞m2，r1＞r2 ②m1＞m2，r1＜r2 ③m1＞m2，r1=r2 ④m1＜m2，r1=r2

b.為完成此實(shí)驗(yàn)，需要使用的測(cè)量工具除了刻度尺外還必需的是________．

c.安裝軌道時(shí)，軌道末端必須________．

d.設(shè)入射小球的質(zhì)量為m1， 被碰小球的質(zhì)量為m2， P為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置，則關(guān)系式________（用m1、m2及圖中字母表示）成立，即表示碰撞中動(dòng)量守恒．

Answer 1

【答案】③天平水平

【解析】

動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量可測(cè)而瞬時(shí)速度較難．因此采用了落地高度不變的情況下，水平射程來(lái)反映平拋的初速度大小，所以僅測(cè)量小球拋出的水平射程來(lái)間接測(cè)出速度．過(guò)程中小球釋放高度不需要，小球拋出高度也不要求．最后可通過(guò)質(zhì)量與水平射程乘積來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒．

a.動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中，即研究?jī)蓚�(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系，為保證碰撞在水平方向上，兩個(gè)小球的球心的高度要相等，即兩個(gè)小球的半徑要相等；同時(shí)，為保證入碰小球不反彈，需要入碰小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量，即m1＞m2 ．故選③．

b.實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球ml多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P ， 測(cè)量平拋射程OP．然后把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球ml從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)．測(cè)量平均落點(diǎn)的位置，找到平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移設(shè)落地時(shí)間為t ， 則，，。
而動(dòng)量守恒的表達(dá)式是m1v0=m1v1+m2v2
若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則m1OM+m2ON=m1OP成立．
因此為完成此實(shí)驗(yàn)，需要使用的測(cè)量工具除了刻度尺外還必需天平．

c.為保證碰撞在水平方向上，且兩個(gè)小球水平拋出，所以安裝軌道時(shí)，軌道末端必須水平；

d.根據(jù)b的分析可知，若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則m1OM+m2ON=m1OP成立．