Question

如图所示为实验室“验证碰撞中动量守恒”的实验装置．

(1)下列说法中不符合本实验要求的是____（填序号）．

A．为了使入射小球在碰撞后不被反弹，则应使入射小球的质量大于被碰小球的质量

B．实验中需要用天平称量出两小球的质量

C．为保证入射小球和被碰小球离开槽口后均做平抛运动，必须保证斜槽末端水平

D．需要测量小球抛出时离地面的高度及抛出后的水平距离

(2)实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为0点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为M、P、N，并测得它们到D点的距离分别为OM、OP和ON，测出OM、OP和ON的距离分别为x₁、x₂、x₃，已知入射球的质量为m₁，被碰小球的质量为m₂，验证碰撞中动量守恒的表达式为___________（用已知物理量表示）

(3)若要验证以上碰撞为弹性碰撞，则需要验证的表达式为_______________[要求用（2）问中涉及昀物理量表示]．

Answer

D m1x2=m1x1+m2x3

【解析】

(1) A、要使两球发生对心正碰，两球半径应相等，为防止入射球碰撞后反弹，入射球的质量应大于靶球的质量，即：入射球比靶球质量大，入射球与靶球半径应相等，故A符合本实验要求；

B、为保持入射球的初速度相等，在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放，故B符合本实验要求；

C、为保证小球离开轨道后做平抛运动，小球离开轨道时的速度必须水平，安装轨道时，轨道末端必须水平，故C符合本实验要求；

D、两球碰撞后均做平抛运动，平抛的初速度为，竖直高度相同，则，故只需要测量平抛的水平位移而不需要测量竖直高度；D不符合本实验要求.

本题选不符合本实验要求的故选D．

(2)两球碰撞后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，碰撞过程动量守恒，则，即.

(3)如果碰撞过程机械能守恒，表现为动能不损失，有，代入数据可得：.