Question

某同学用如图所示的装置，利用两个大小相同的小球做对心碰撞来验证动量守恒定律，图中AB是斜槽，BC是水平槽，它们连接平滑，O点为重锤线所指的位置．实验时先不放置被碰球2，让球1从斜槽上的某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复10次．然后将球2置于水平槽末端，让球1仍从位置G由静止滚下，和球2碰撞．碰后两球分别在记录纸上留下各自的痕迹，重复10次．实验得到小球的落点的平均位置分别为 M、N、P．

（1）在此实验中，球1的质量为m₁，球2的质量为m₂，需满足m₁______ m₂（选填“大于”、“小于”或“等于”）．

（2）被碰球2飞行的水平距离由图中线段______表示．

（3）若实验结果满足m₁•=______，就可以验证碰撞过程中动量守恒．

Answer

大于 OP

【解析】（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有
在碰撞过程中动能守恒故有

解得

要碰后入射小球的速度，即，故答案为：大于。
（2）1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度减小，都做平抛运动，竖直高度相同，所以所以碰撞后2球的落地点是P点，所以被碰球2飞行的水平距离由图中线段表示；
（3）N为碰前入射小球落点的位置，M为碰后入射小球的位置，P为碰后被碰小球的位置，
碰撞前入射小球的速度
碰撞后入射小球的速度
碰撞后被碰小球的速度
若则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，
带入数据得：。

点睛：本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证。