Question

16．如圖所示，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）試驗中，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C（填選項前的序號），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相撞，并多次重復．
接下來要完成的必要步驟是ADE（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）實驗時m₁、m₂的大小關系需要滿足：m₁＞m₂足（填“＞”、“＜”或“=”）
（4）若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為m₁OP=m₁OM+m₂ON（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m₁OP²=m₁OM²+m₂ON²（用（2）中測量的量表示）．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗原理分析答題．明確實驗應測量的物理量，并明確實驗中的注意事項；
由動量守恒定律求出需要驗證的表達式，根據(jù)表達式確定需要測量的量；
根據(jù)分析確定需要驗證的關系式

解答 解：（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）要驗證動量守恒定律定律，即驗證：m₁v₁=m₁v₂+m₂v₃，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：m₁v₁t=m₁v₂t+m₂v₃t，得：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
因此實驗需要過程為：測量兩球的質量、確定落點從而確定小球的水平位移，故選：ADE．
（3）由于要求被碰小球的水平位移要大，故應用重球去碰撞新球；故應保證，m₁＞m₂；
（4）由②可知，實驗需要驗證：m₁OP=m₁OM+m₂ON；
若碰撞是彈性碰撞，滿足動能守恒，則：$\frac{1}{2}{m}_{1}{v}_{0}^{2}=\frac{1}{2}{m}_{1}{v}_{1}^{2}+\frac{1}{2}{m}_{2}{v}_{2}^{2}$，代入得；m₁OP²=m₁OM²+m₂ON²
故答案為：（1）C�。�2）ADE　（3）m₁•OM+m₂•ON=m₁•OP　m₁OP²=m₁OM²+m₂ON²

點評 該題考查用“碰撞試驗器”驗證動量守恒定律，該實驗中，雖然小球做平拋運動，但是卻沒有用到速和時間，而是用位移x來代替速度v，成為是解決問題的關鍵．此題難度中等，屬于中檔題．