Question

如图甲所示，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）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量________（填选项前的符号），间接地解决这个问题。

A．小球开始释放高度h

B．小球抛出点距地面的高度H

C．小球做平抛运动的射程

（2）图甲中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从斜轨上S位置静止释放，与小球m₂相碰，并多次重复，接下来要完成的必要步骤是_______（填选项前的符号）

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点的距离如图乙所示。碰撞前、后m₁的动量分别为p₁与p₁'，则p₁:p₁'=__________:11；若碰撞结束时m₂的动量为p₂'，则p₁':p₂'=11:__________。实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为_______。

Answer

（1）C；（2）ADE；（3）m1×OP=m1×OM+m2×ON或者【m1（OP－OM）=m2×ON】；（4）14；2.9；1～1.01。

【解析】

试题分析：（1）因为小球下落的高度相等，即下落的时间相等，故可以通过测量其平抛的射程计算小球碰撞前后的速度大小，故选C；（2）验证动量守恒定律时，需要用到小球的质量，故需要用天平测量两个小球的质量，步骤A是必要的；然后再找出两个小球平均落地点的位置M、N，步骤D是必要的；最后还要测量平抛射程OM与ON的大小，故步骤E也是必要的；（3）由于小球的落地时间都是相等的，故用水平射程可以表示小球速度的大小，若动量守恒，则碰撞前的动量m1×OP，应该等于碰撞后的动量m1×OM+m2×ON，即m1×OP=m1×OM+m2×ON或者【m1（OP－OM）=m2×ON】；（4）碰撞前后m1的动量之比p1：p1'=OP：OM=44.80cm：35.20cm=14：11；碰撞结束时m2的动量为p2'，则p1'：p2'=（45.0×35.20）：（7.5×55.68）=11：2.9；可见，p1为14份，p1′为11份，p2′为2.9份，故碰撞前、后总动量的比值为14:13.9≈1。

考点：动量守恒定律的实验。