Question

14．如圖所示為實(shí)驗室“驗證碰撞中的動量守恒”的實(shí)驗裝置．
（1）實(shí)驗中，兩個直徑相同的小球，入射球質(zhì)量m₁大于靶球質(zhì)量m₂（填大于、等于、或小于），安裝軌道時，軌道末端必須水平，在同一組實(shí)驗的不同碰撞中，每次入射球必須從軌道上的同一高度，由靜止釋放．
（2）實(shí)驗中記錄了軌道末端在記錄紙上的豎直投影為O點(diǎn)，經(jīng)多次釋放入射球，在記錄紙上找到了兩球平均落點(diǎn)位置為M、P、N，并測得它們到O點(diǎn)的距離分別為$\overline{OM}$、$\overline{OP}$和$\overline{ON}$．已知入射球的質(zhì)量為m₁，靶球的質(zhì)量為m₂，如果測得m₁$\overline{OM}$+m₂$•\overline{ON}$近似等于m₁$\overline{OP}$，則認(rèn)為成功驗證了碰撞中的動量守恒．

Answer 1

分析 ①明確驗證動量守恒定律的實(shí)驗原理以及實(shí)驗方法，從而確定實(shí)驗中的注意事項；
②實(shí)驗要驗證兩個小球系統(tǒng)碰撞過程動量守恒，即要驗證m₁v₁=m₁v₁′+m₂v₂，可以通過平拋運(yùn)動將速度的測量轉(zhuǎn)化為水平射程的測量；

解答 解：①為了保證入射小球不反彈，則入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量；同時為了讓小球做平拋運(yùn)動，軌道末端必須水平；在同一組實(shí)驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一高度由靜止釋放，保證碰前的速度相同，才能有效減小實(shí)驗誤差；
②小球離開軌道后做平拋運(yùn)動，小球在空中的運(yùn)動時間t相等，如果碰撞過程動量守恒，則有：
m₁v₀=m₁v_A+m₂v_B，
兩邊同時乘以時間t得：m₁v₀t=m₁v_At+m₂v_Bt
則有：m₁$\overline{OP}$=m₁$\overline{OM}$+m₂$\overline{ON}$，
故答案為：（1）大于，水平，同一高度（或同一位置）；（2）m₁$\overline{OP}$

點(diǎn)評 在驗證動量守恒定律的實(shí)驗中應(yīng)注意明確實(shí)驗注意事項：（1）前提條件：保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動，碰撞之后還沿這條直線運(yùn)動．（2）利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m₁＞m₂，防止碰后m₁被反彈．