Question

12．如图1所示为“碰撞中的动量守恒”实验装置示意图．
（1）入射小球a与被碰小球b直径相同，均为d，它们的质量相比较，应是m_a大于m_b（填“大于”“小于”或“等于”）．
（2）为了保证小球做平抛运动，如何调整斜槽：使斜槽末端切线水平．
（3）某同学用图1所示装置来研究碰撞过程，第一次单独让小球a从斜槽某处由静止开始滚下，落地点为P，第二次让小球a从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球b发生碰撞，a、b球的落地点分别是M、N，各点与O的距离如图2；该同学改变小球a的释放位置重复上述操作，由于某种原因他只测得了a球的落地点P′、M′到O的距离分别是22.0cm、10.0cm．b球的落地点N′到O的距离为48.0cm．

Answer 1

分析 （1、2）根据实验要求及原理可明确实验中应满足的条件；并要求末端应水平；
（3）根据根据动量守恒定律求出需要验证的表达式，然后根据表达式分析答题．

解答 解：（1）为防止碰撞过程入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量m_a大于m_b，即m_a＞m_b．为保证两个小球的碰撞是对心碰撞，两个小球的半径要相等；
（2）小球离开轨道后做平抛运动，在安装实验器材时斜槽的末端应保持水平，才能使小球做平抛运动．
（3）小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有：
m_av₀=m_av_A+m_bv_B，
两边同时乘以时间t得：m_av₀t=m_av_At+m_bv_Bt，
则有：m_aOM=m_aOP+m_bON；
根据图2及题意可知，OP减小了25.5-22.0=3.5cm；
OM减小了15.5-10=5.5cm；
根据动量守恒定律可知，ON应增加8cm；故ON的长度为48.0cm；
故答案为：（1）大于（2）使斜槽末端切线水平     （3）48.0 cm

点评 本题考查了实验需要测量的量、实验注意事项、实验原理动量守恒表达式，解题时需要知道实验原理，根据动量守恒定律与平抛运动规律求出实验要验证的表达式是正确答题的前提与关键．