Question

【題目】如圖1為驗證動量守恒定律的實驗裝置，實驗中選取兩個半徑相同、質量不等的小球，按下面步驟進行實驗：

①用天平測出兩個小球的質量分別為m1和m2；用游標卡尺測小球A直徑如圖2所示，則d=______cm．

②安裝實驗裝置，將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端切線水平，再將一斜面BC連接在斜槽末端；

③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，標記小球在斜面上的落點位置P；

④將小球m2放在斜槽末端B處,仍讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止釋放，兩球發生碰撞，分別標記小球m1、m2在斜面上的落點位置；

⑤用毫米刻度尺測出各落點位置到斜槽末端B的距離．圖中M、P、N點是實驗過程中記下的小球在斜面上的三個落點位置，從M、P、N到B點的距離分別為SM、SP、SN．

依據上述實驗步驟，請回答下面問題：

(1)兩小球的質量m1、m2應滿足m1______m2（填寫“>”、“=”或“<”）；

(2)用實驗中測得的數據來表示，只要滿足關系式____________，就能說明兩球碰撞前后動量是守恒的；

Answer 1

【答案】1.430 ＞

【解析】

游標卡尺主尺示數與游標尺示數之和是游標尺的示數,不估讀；明確實驗原理，從而分析實驗中應滿足的條件；設斜面BC與水平面的傾角為α，由平拋運動規律求出碰撞前后小球m1和小球m2的速度，表示出動量的表達式即可求解.

①由圖2所示游標卡尺可知，主尺示數是14mm，游標尺示數是6×0.02mm=0.12mm，則游標卡尺的示數是14mm+0.12m=14.12mm=1.412cm．

(1)為了防止入射球碰后反彈，一定要保證入射球的質量大于被碰球的質量,即m1>m2.

(2)碰撞前，小球m1落在圖中的P點，設其水平初速度為v1.小球m1和m2發生碰撞后，m1的落點在圖中的M點，設其水平初速度為v1′，m2的落點是圖中的N點，設其水平初速度為v2．設斜面BC與水平面的傾角為α，由平拋運動規律得:, ,解得，，，所以只要滿足m1v1=m2v2+m1v′1，即：，則說明兩球碰撞過程中動量守恒.