Question

某同学采用如图所示的装置，利用A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中MN是斜槽NR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹平均位置P；再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从固定位置由静止开始滚下，与B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次得到10个落点痕迹平均位置E、F．

（1）若A球质量为m₁，半径为r₁；B球质量为m₂，半径为r₂，则________（单选）

A． ；    B． ；

C． ；    D． ；

（2）以下提供的器材中，本实验必需的是________（单选）

A．刻度尺    B．打点计时器    C．天平    D．秒表

（3）设A球的质量为m₁，B球的质量为m₂，则本实验验证动量守恒定律的表达式为_______（用装置图中的字母表示）．

Answer

（1）CD （2）AC （3）

【解析】（1）小球在碰撞过程中水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2，在碰撞过程中机械能守，由机械能守恒定律得： m1v02=m1v12+m2v22，解得：v1=

v0，要碰后入射小球的速度v1＞0，即m1＞m2；要使两小球发生对心正碰，两球的半径应相等，即r1=r2，故选C．
（2）P为碰前入射小球落点的位置，E为碰后入射小球的位置，F为碰后被碰小球的位置，
小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，
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m1v1=m2v3+m1v2，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： ，实验需要测量小球的质量，物体的水平位移，因此需要的用天平测小球质量，用刻度尺测小球的水平位移，故选AC；
（3）由（2）可知，实验需要验证的表达式为： ．

点睛：解题时要搞清实验的原理；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的式子．