Question

18．某同学用如图所示的（a）图装置来探究碰撞中的守恒量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，（b）图是多次实验中某球落到位于水平地面记录纸上得到的10个落点痕迹．

（1）验证轨道槽末端水平的依据小球能自由静止在槽水平端任意处；
（2）图（b）可测出碰撞后某球的水平射程为64.7cm；
（3）己知入射小球1质量为m₁，被碰小球2质量为m₂，落地水平射程为OM、OS、ON，要验证碰撞中动量守恒，需验证表达式m₁OS=m₁OM+m₂ON；要验证碰撞是否为弹性碰撞，需验证表达式m₁OS²=m₁OM²+M₂ON²．

Answer 1

分析 根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式．

解答 解：（1）判断末端是否水平最简单的方法，即是将小球放置在末端，只要小球能自由静止即说明末端水平；
（2）碰撞后b球的水平射程落点如图2所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，约为64.7cm；
（3）根据实验原理可得m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂，
由已测量的物理量m_a、m_b、OS、OM、ON．
又因下落时间相同，即可求得：m₁OS=m₁OM+m₂ON，
要验证是弹性碰撞，应证明机械能守恒；
即证明：
$\frac{1}{2}$m₁v₀²=$\frac{1}{2}$m₁v₁²+$\frac{1}{2}$m₂v₂²
故应证明：
m₁OS²=m₁OM²+M₂ON²；
故答案为：（1）小球能自由静止在槽水平端任意处；（2）64.7；（3）m₁OS=m₁OM+m₂ON，．m₁OS²=m₁OM²+M₂ON²；

点评 本题考查验证动量守恒定律的实验，掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键，注意理解动量守恒定律的条件．