Question

13．圖示為“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，其中小球A為入射球，小球B為被碰球，且兩小球半徑相等，該實(shí)驗(yàn)通過比較兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．
（1）用天平測(cè)出小球A、B的質(zhì)量分別為m₁和m₂，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，應(yīng)滿足m₁＞m₂．（填“＞”、“＜”或“=”）
（2）圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓小球A多次從斜軌道上S位置由靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量水平射程OP，然后把小球B靜止于軌道的水平部分，再將入射球A從斜軌上S位置由靜止釋放，與小球B相碰，并多次重復(fù)．接下來要完成的必要步驟是CD（填正確選項(xiàng)前的字母）．
A、測(cè)量小球被釋放時(shí)距水平軌道的高度h
B、測(cè)量拋出點(diǎn)距水平地面的高度H
C、分別找到小球A、B，相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N
D、分別測(cè)量小球A、B的水平射程OM、ON
（3）若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則有m₁•OP=m₁•OM+m₂•ON（用題中測(cè)量的量表示）．

Answer 1

分析 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量可測(cè)而瞬時(shí)速度較難．因此采用了落地高度不變的情況下，水平射程來反映平拋的初速度大小，所以僅測(cè)量小球拋出的水平射程來間接測(cè)出速度．過程中小球釋放高度不需要，小球拋出高度也不要求．最后可通過質(zhì)量與水平射程乘積來驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中為了防止入射球反彈，故要求入射球的質(zhì)量大于被碰球的質(zhì)量，故答案為：＞；
（2）（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m_l多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程OP．然后，把被碰小球m₂靜置于軌道的水平部分，再將入射球m_l從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m₂相碰，并多次重復(fù)．測(cè)量平均落點(diǎn)的位置，找到平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，因此步驟中CD是必須的；而豎直高度以及小球釋放時(shí)的高度均不需要測(cè)量；故選CD；
（3）動(dòng)量守恒的表達(dá)式是m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
由于小球在空中飛行時(shí)間相等，則兩邊同乘以時(shí)間即為水平射程，故兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則m₁•OM+m₂•ON=m₁•OP 應(yīng)成立．故應(yīng)驗(yàn)證m₁•OP與m₁•OM+m₂•ON是否相等．
故答案為：（1）＞，（2）CD（3）m₁•OM+m₂•ON

點(diǎn)評(píng) 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律中，會(huì)在相同高度下，用水平射程來間接測(cè)出速度，將復(fù)雜問題簡單化，要注意體會(huì)此類方法的正確應(yīng)用．