Question

在驗證碰撞中動量守恒的實驗中，實驗要證明的是動量守恒定律的成立，即m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′
（1）按這一公式的要求，需測量兩小球的質(zhì)量和它們碰撞前后的水平速度，但實驗中我們只需測量兩小球的質(zhì)量和飛行的水平距離．這是由于小球碰撞后做

 

運動，各球下落高度相同，因而它們的

 

也是相同的，可用小球飛行的水平距離來代表小球的水平速度．
（2）實驗時，質(zhì)量分別為m₁、m₂的球半徑大小均為r，且都已知，要完成這個實驗，必須補充的測量工具還有

 

．
（3）由于偶然因素的存在，重復(fù)操作時小球落點不完全重合是正常的，落點（如P點）的確定辦法是

 

．
（4）用圖中的符號來表示A、B兩小球碰撞中動量守恒的表達式是

 

．
（5）兩球質(zhì)量應(yīng)滿足m₁

 

m₂．

Answer 1

分析：通過實驗的原理確定需要的測量工具，小球碰撞后做平拋運動，抓住平拋運動的時間相等，小球飛行的水平距離來代表小球的水平速度來驗證動量守恒定律．為了防止入射小球反彈，則入射小球的質(zhì)量需大于被碰小球的質(zhì)量．

解答：解：（1）小球碰撞后做平拋運動，高度相同，則平拋運動的飛行時間相同，可用小球飛行的水平距離來代表小球的水平速度．
（2）因為要測量小球的水平位移代表小球的水平速度，則需要的測量工具為毫米刻度尺．
（3）確定落點的方法是用半徑盡量小的圓把多次落點圈住，這個圓的圓心就是小球落點的平均位置．
（4）驗證A、B小球動量守恒，即驗證m₁v_A=m₁v_A′+m₂v_B，v_A、v_A′為入射小球碰撞前后的速度，v_B為碰撞后B的速度，設(shè)平拋運動的時間為t，則vA=

. OP

t

，vA′=

. OM

t

，vB=

. ON -2r

t

，則動量守恒的表達式為m1?

.

OP

=m1?

.

OM

+m2?(

.

ON

-2r)．
（5）實驗時為了防止入射小球反彈，則入射小球的質(zhì)量需大于被碰小球的質(zhì)量，即m₁＞m₂．
故答案為：（1）平拋；飛行時間；（2）毫米刻度尺
（3）用半徑盡量小的圓把多次落點圈住，這個圓的圓心就是小球落點的平均位置
（4）m1?

.

OP

=m1?

.

OM

+m2?(

.

ON

-2r)．
（5）＞．

點評：本實驗主要是要把動量守恒用水平方向的位移表示出來，同學(xué)們一定要注意掌握，因為這是本實驗的一個重要的技巧．難度中等．