Question

【題目】圖甲，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．小球開始釋放的高度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位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置______，測量平拋射程______。然后，把被碰小球m2靜置于軌道上O點正上方，再將入射球m1從斜軌上S位置由靜止釋放，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，開始釋放的高度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）；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足的表達式為__________（用(2)中測量的量表示）。

Answer 1

【答案】C P OP ADE

【解析】

(1)[1]小球離開軌道后做平拋運動，由于小球拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間相等，小球的水平位移與小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即測量射程，故C正確。

(2)[2][3][4]和碰撞后，的動能減小，則速度減小，落點在M，碰撞后速度比更大，落點在N，沒有發生碰撞時，的落點在P；驗證動量守恒定律實驗中，質量可測，而瞬時速度較難測得。因此采用了落地高度不變的情況下，水平射程來反映平拋的初速度大小，所以僅測量小球拋出的水平射程來間接測出速度。所以要先讓入射球m1多次從斜軌上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP。要驗證動量守恒定律定律，即驗證

小球離開軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得

得

因此實驗需要測量：兩球的質量、小球的水平位移，為了測量位移，應找出落點位置；故ADE正確，BC錯誤。

故選ADE。

(3)[5][6]由(2)知，實驗需要驗證

如果碰撞過程機械能守恒，則

兩邊同時乘以得

則可得