Question

15．通过半径相同的两个小球“验证碰撞中的动量守恒”的实验，让质量为m₁的小球从斜槽轨道上某处自由滚下，与静止在轨道末端的质量为m₂的小球发生对心碰撞（如图所示），则：
（1）两小球质量及大小关系应满足B：
A、m₁=m₂        B、m₁＞m₂        C、m₁＜m₂ D、大小相等           E、没有限制
（2）实验必须满足的条件是AD；
A、轨道末端必须是水平的
B、斜槽轨道必须尽可能光滑
C、两个小球的材质必须相同
D、入射球m₁每次必须是从同一高度由静止释放
（3）实验中必须测量的物理量是ADE；
A、小球的质量m₁和m₂          B、桌面离地面的高度H
C、小球m₁的初始高度h          D、小球m₁单独落下的水平距离OB
E、小球m₁和m₂碰后的水平距离OA、OC   F、测量小球m₁或m₂的直径
（4）本实验我们要验证等式：m₁•OB=m₁•OA+m₂•OC是否成立．

Answer 1

分析 （1）为防止碰撞过程中入射小球反弹，入射球的质量大于被碰球的质量；
（2）根据实验的原理以及操作中的注意事项确定实验满足的条件；
（3）根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式，然后分析答题；
（4）根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式．

解答 解：（1）验证碰撞中的动量守恒实验，为防止入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量
故选：B；
（2）小球从斜槽滑出做平抛运动，可知斜槽的末端必须水平，但是斜槽不一定需要光滑，只要入射球m₁每次必须是从同一高度由静止释放，使得平抛运动的初速度相等即可，对两小球的材质是否相同没有要求，故AD正确，BC错误；
故选：AD．
（3）小球粒子轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相等，有：
m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂′，
两边同时乘以时间t，则有：
m₁v₁t=m₁v₁′t+m₂v₂′t，
m₁OB=m₁OA+m₂OC，
则实验需要测出：小球的质量、小球的水平位置OB，OA，OC，
故选：ADE；
（4）由（3）可知，实验需要验证的表达式为：
m₁OB=m₁OA+m₂OC
故答案为：（1）B；（2）AD；（3）ADE；（4）m₁OB=m₁OA+m₂OC

点评 本题考查动量守恒定律的实验，要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．