Question

在驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)要證明的是動(dòng)量守恒定律的成立，即m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′
（1）按這一公式的要求，需測(cè)量?jī)尚∏虻馁|(zhì)量和它們碰撞前后的水平速度，但實(shí)驗(yàn)中我們只需測(cè)量?jī)尚∏虻馁|(zhì)量和飛行的水平距離．這是由于小球碰撞后做

 

運(yùn)動(dòng)，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(lái)代表小球的水平速度．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(gè)實(shí)驗(yàn)，必須補(bǔ)充的測(cè)量工具還有

 

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

 

．
（4）用圖中的符號(hào)來(lái)表示A、B兩小球碰撞中動(dòng)量守恒的表達(dá)式是

 

．
（5）兩球質(zhì)量應(yīng)滿足m₁

 

m₂．

Answer 1

分析：通過(guò)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要的測(cè)量工具，小球碰撞后做平拋運(yùn)動(dòng)，抓住平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，小球飛行的水平距離來(lái)代表小球的水平速度來(lái)驗(yàn)證動(dòng)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(yùn)動(dòng)，高度相同，則平拋運(yùn)動(dòng)的飛行時(shí)間相同，可用小球飛行的水平距離來(lái)代表小球的水平速度．
（2）因?yàn)橐獪y(cè)量小球的水平位移代表小球的水平速度，則需要的測(cè)量工具為毫米刻度尺．
（3）確定落點(diǎn)的方法是用半徑盡量小的圓把多次落點(diǎn)圈住，這個(gè)圓的圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置．
（4）驗(yàn)證A、B小球動(dòng)量守恒，即驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，則vA=

. OP

t

，vA′=

. OM

t

，vB=

. ON -2r

t

，則動(dòng)量守恒的表達(dá)式為m1?

.

OP

=m1?

.

OM

+m2?(

.

ON

-2r)．
（5）實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)間；（2）毫米刻度尺
（3）用半徑盡量小的圓把多次落點(diǎn)圈住，這個(gè)圓的圓心就是小球落點(diǎn)的平均位置
（4）m1?

.

OP

=m1?

.

OM

+m2?(

.

ON

-2r)．
（5）＞．

點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)主要是要把動(dòng)量守恒用水平方向的位移表示出來(lái)，同學(xué)們一定要注意掌握，因?yàn)檫@是本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要的技巧．難度中等．