Question

在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图甲、乙所示的两种装置：
（1）若入射小球质量为m₁，半径为r₁；被碰小球质量为m₂，半径为r₂，则应该选择哪一组小球做实验

C

 A．m₁＞m₂，r₁＞r₂  B．m₁＞m₂，r₁＜r₂
C．m₁＞m₂，r₁=r₂ D．m₁＜m₂，r₁=r₂
（2）若采用图乙所示的装置进行实验，需要测量的物理量有①

入射小球的质量

、②

被碰小球的质量

、③

入射小球碰前平抛的水平位移

、④

入射小球碰后平抛的水平位移

、⑤

被碰小球碰后平抛的水平位移

．测量这些物理量，需要从以下仪器中选择

A、C

．
A．直尺　B．游标卡尺　C．天平　D．弹簧测力计　E．秒表
（3）设入射小球的质量为m₁，被碰小球的质量为m₂，则采用图甲所示装置进行实验时，所要验证的“动量守恒定律”的表达式为

m₁OP=m₁OM+m₂O′N

．（用装置图中的字母表示）

Answer 1

分析：（1）为了保证碰撞前后使入射小球的速度方向不变，故必须使入射小球的质量大于被碰小球的质量；为了使两球发生正碰，两小球的半径相同．
（2）求出需要验证的表达式，根据表达式确定需要测量的量．
（3）根据动量守恒定律与图示实验情景确定需要验证的表达式．

解答：解：（1）为保证两球发生对心正碰，两球的半径应相等，为防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，因此C组小球符合实验要求．
（2）小球离开轨道后做平抛运动，由h=

1

2

gt²得小球做平抛运动的时间t=

2h g

，由于小球做平抛运动时抛出点的高度h相同，则它们在空中的运动时间t相等，验证碰撞中的动量守恒，需要验证：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，
则：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t，m₁x₁=m₁x₁′+m₂x₂，由图乙所示可知，需要验证：m₁OP=m₁OM+m₂ON，
因此实验需要测量的量有：①入射小球的质量，②被碰小球的质量，③入射小球碰前平抛的水平位移，④入射小球碰后平抛的水平位移，⑤被碰小球碰后平抛的水平位移．实验需要刻度尺与天平．
（3）验证碰撞中的动量守恒，需要验证：m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，则：m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂t，
m₁x₁=m₁x₁′+m₂x₂，由图甲所示可知，需要验证：m₁OP=m₁OM+m₂O′N．
故答案为：（1）C；（2）①入射小球的质量；②被碰小球的质量；③入射小球碰前平抛的水平位移；④入射小球碰后平抛的水平位移；⑤被碰小球碰后平抛的水平位移．A、C；（3）m₁OP=m₁OM+m₂O′N．

点评：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．