Question

14．如图所示为实验室“验证碰撞中的动量守恒”的实验装置．
（1）实验中，两个直径相同的小球，入射球质量m₁大于靶球质量m₂（填大于、等于、或小于），安装轨道时，轨道末端必须水平，在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从轨道上的同一高度，由静止释放．
（2）实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为O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O点的距离分别为$\overline{OM}$、$\overline{OP}$和$\overline{ON}$．已知入射球的质量为m₁，靶球的质量为m₂，如果测得m₁$\overline{OM}$+m₂$•\overline{ON}$近似等于m₁$\overline{OP}$，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒．

Answer 1

分析 ①明确验证动量守恒定律的实验原理以及实验方法，从而确定实验中的注意事项；
②实验要验证两个小球系统碰撞过程动量守恒，即要验证m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通过平抛运动将速度的测量转化为水平射程的测量；

解答 解：①为了保证入射小球不反弹，则入射小球的质量大于被碰小球的质量；同时为了让小球做平抛运动，轨道末端必须水平；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，保证碰前的速度相同，才能有效减小实验误差；
②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：
m₁v₀=m₁v_A+m₂v_B，
两边同时乘以时间t得：m₁v₀t=m₁v_At+m₂v_Bt
则有：m₁$\overline{OP}$=m₁$\overline{OM}$+m₂$\overline{ON}$，
故答案为：（1）大于，水平，同一高度（或同一位置）；（2）m₁$\overline{OP}$

点评 在验证动量守恒定律的实验中应注意明确实验注意事项：（1）前提条件：保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．（2）利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反弹．