Question

【題目】如圖甲所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。

（1）實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量________（填選項前的符號），間接地解決這個問題。

A．小球開始釋放高度h

B．小球拋出點距地面的高度H

C．小球做平拋運動的射程

（2）圖甲中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復，接下來要完成的必要步驟是_______（填選項前的符號）

A．用天平測量兩個小球的質量m1、m2

B．測量小球m1開始釋放高度h

C．測量拋出點距地面的高度H

D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N

E．測量平拋射程OM，ON

（3）若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為______________________________（用（2）中測量的量表示）。

（4）經測定，m1="45.0" g，m2="7.5" g，小球落地點的平均位置距O點的距離如圖乙所示。碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1'，則p1:p1'=__________:11；若碰撞結束時m2的動量為p2'，則p1':p2'=11:__________。實驗結果說明，碰撞前、后總動量的比值為_______。

Answer 1

【答案】（1）C；（2）ADE；（3）m1×OP=m1×OM+m2×ON或者【m1（OP－OM）=m2×ON】；（4）14；2.9；1～1.01。

【解析】試題分析：（1）因為小球下落的高度相等，即下落的時間相等，故可以通過測量其平拋的射程計算小球碰撞前后的速度大小，故選C；（2）驗證動量守恒定律時，需要用到小球的質量，故需要用天平測量兩個小球的質量，步驟A是必要的；然后再找出兩個小球平均落地點的位置M、N，步驟D是必要的；最后還要測量平拋射程OM與ON的大小，故步驟E也是必要的；（3）由于小球的落地時間都是相等的，故用水平射程可以表示小球速度的大小，若動量守恒，則碰撞前的動量m1×OP，應該等于碰撞后的動量m1×OM+m2×ON，即m1×OP=m1×OM+m2×ON或者【m1（OP－OM）=m2×ON】；（4）碰撞前后m1的動量之比p1：p1'=OP：OM=44.80cm：35.20cm=14：11；碰撞結束時m2的動量為p2'，則p1'：p2'=（45.0×35.20）：（7.5×55.68）=11：2.9；可見，p1為14份，p1′為11份，p2′為2.9份，故碰撞前、后總動量的比值為14:13.9≈1。