Question

18．某同學用兩個小球的碰撞來驗證動量守恒定律，如圖所示
（1）實驗中需要的測量儀器或工具有天平，刻度尺，圓規．
（2）入射球質量m₁，半徑r₁和被碰球質量m₂，半徑r₂的大小應滿足的條件是m₁＞m₂，r₁=r₂．
（3）入射球單獨滾下時離開斜槽后的水平位移是oB，入射球碰撞后的水平位移是oA，被碰球的水平位移是o'C．圖OO′的長度等于2r，如果實驗滿足m₁OP=m₁OM+m₂（ON-2r），，則說明碰撞中動量守恒．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理和實驗方法，從而分析應需要的實驗儀器；
（2）驗證碰撞過程中的動量守恒實驗，入射球的質量應大于被碰球的質量，同時為了實現對心碰撞，應保證兩球半徑相同；
（3）由于兩球從同一高度下落，故下落時間相同，所以水平向速度之比等于兩物體水平方向位移之比，然后根據動量守恒列方程即可求解．

解答 解：（1）根據實驗原理可知，實驗中需要測量平拋距離，故需要用到刻度尺； 同時需要測量小球質量，故需要天平，同時為了確定落點，故應用到圓軌；
（2）在“驗證碰撞中的動量守恒”實驗中，為防止被碰球碰后反彈，入射球的質量必須遠大于被碰球的質量，同時為了實現對心碰撞，應讓兩球的半徑相同．
（3）入射球單獨滾下時離開斜槽后的水平位移是 oB，入射球碰撞后的水平位移是 oA，被碰球的水平位移是o'C．圖OO′的長度等于球的直徑2r，小球粒子軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相同，在空中的運動時間t相等，
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，兩邊同時乘以時間t，則m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
則有：
m₁OP=m₁OM+m₂（ON-2r）
故答案為：（1）天平； 刻度尺； 圓規； （2）m₁＞m₂； r₁=r₂； （3）oB；oA； o'C；2r；m₁OP=m₁OM+m₂（ON-2r）

點評 本題考查驗證動量守恒定律的實驗，要注意明確實驗原理和實驗方法，要注意兩小球的拋出點不同，故在分析水平距離時要注意明確拋出點的位置，從而正確確定水平位移．