Question

如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．

①关于本实验下列说法正确的是：                       

A．入射小球的质量应比被碰小球质量大                                                                                                                                                                 

B．小球与斜槽间的摩擦对实验没有影响

C．入射球必须从同一高度释放

D. 斜槽一定要固定好，末端切线不需要调节水平

②图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m₁多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.

然后，把被碰小球m₂静置于轨道的水平部分，再将入射球m₁从斜轨S位置静止释放，与小球m₂相撞，并多次重复．

接下来要完成的必要步骤是______．(填选项的符号)

A．用天平测量两个小球的质量m₁、m₂

B．测量小球m₁开始释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到m₁、m₂相碰后平均落地点的位置M、N

E．测量平抛射程OM、ON

③若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________________________(用②中测量的量表示)；

④经测定，m₁＝45.0 g，m₂＝7.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离分别为35.20cm、44.80cm、55.68cm如图所示．

实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为________．

⑤有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大．请你用④中已知的数据，分析和计算出被碰小球m₂平抛运动射程ON的最大值为 ________ cm.

Answer

①ABC    ② ADE或DEA或DAE

③m1·OM＋m2·ON＝m1·OP ④ 1～1.01 ⑤76.8

【解析】①被碰小球碰撞前后的时间仅由下落高度决定，两球下落高度相同，时间相同，所以水平速度可以用水平位移数值表示．

②本实验需要测量的量有两小球的质量m1、m2和平抛射程OM、ON，显然要确定两小球的平均落点M和N的位置．

③碰撞过程中，动量守恒，即碰撞前的动量m1·OP等于碰撞后的动量m1·OM＋m2·ON；

④把测量的小球的质量以及图中的距离代入动量守恒公式中，就可以得出结果．

⑤当碰撞为弹性碰撞时，被碰小球射程最大，把数据代入③中的两个方程，可以得出结果．