Question

12．如圖1所示為“碰撞中的動量守恒”實驗裝置示意圖．
（1）入射小球a與被碰小球b直徑相同，均為d，它們的質量相比較，應是m_a大于m_b（填“大于”“小于”或“等于”）．
（2）為了保證小球做平拋運動，如何調整斜槽：使斜槽末端切線水平．
（3）某同學用圖1所示裝置來研究碰撞過程，第一次單獨讓小球a從斜槽某處由靜止開始滾下，落地點為P，第二次讓小球a從同一位置釋放后與靜止在斜槽末端的小球b發(fā)生碰撞，a、b球的落地點分別是M、N，各點與O的距離如圖2；該同學改變小球a的釋放位置重復上述操作，由于某種原因他只測得了a球的落地點P′、M′到O的距離分別是22.0cm、10.0cm．b球的落地點N′到O的距離為48.0cm．

Answer 1

分析 （1、2）根據(jù)實驗要求及原理可明確實驗中應滿足的條件；并要求末端應水平；
（3）根據(jù)根據(jù)動量守恒定律求出需要驗證的表達式，然后根據(jù)表達式分析答題．

解答 解：（1）為防止碰撞過程入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量m_a大于m_b，即m_a＞m_b．為保證兩個小球的碰撞是對心碰撞，兩個小球的半徑要相等；
（2）小球離開軌道后做平拋運動，在安裝實驗器材時斜槽的末端應保持水平，才能使小球做平拋運動．
（3）小球離開軌道后做平拋運動，小球在空中的運動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
兩邊同時乘以時間t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，
則有：m_aOM=m_aOP+m_bON；
根據(jù)圖2及題意可知，OP減小了25.5-22.0=3.5cm；
OM減小了15.5-10=5.5cm；
根據(jù)動量守恒定律可知，ON應增加8cm；故ON的長度為48.0cm；
故答案為：（1）大于（2）使斜槽末端切線水平     （3）48.0 cm

點評 本題考查了實驗需要測量的量、實驗注意事項、實驗原理動量守恒表達式，解題時需要知道實驗原理，根據(jù)動量守恒定律與平拋運動規(guī)律求出實驗要驗證的表達式是正確答題的前提與關鍵．