Question

19．如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系．
（1）下列說法中符合本實驗要求的是ACD．
A．安裝軌道時，軌道末端必須水平
B．必要的測量儀器有天平、刻度尺和秒表
C．入射球必須比靶球質(zhì)量大，且二者的直徑必須相同
D．在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一位置由靜止釋放
（2）圖中O點是小球拋出點在地面上的豎直投影．實驗時，先讓入射小球多次從S位置由    靜止釋放，找到其平均落地點的位置．然后把靶球靜置于軌道的末端，再將入射小球從同一位置由靜止釋放，多次重復(fù)，并找到碰撞后兩球各自落地點的平均位置．用刻度尺分別測量三個落地點的平均位置與O點的距離（線段OM、OP、ON的長度），分別用x₁、x₂、x₃表示．入射小球的質(zhì)量m₁，靶球的質(zhì)量為m₂，若滿足關(guān)系式m₁x₂=mx₁+m₂x₃，則兩球碰撞前后系統(tǒng)動量守恒．

Answer 1

分析 （1）分析實驗原理，明確實驗中應(yīng)滿足的條件；同時根據(jù)實驗原理明確實驗中的注意事項；
（2）根據(jù)碰撞前后動量守恒可以寫成表達式，注意明確平拋運動時間相同，所以用平拋的水平距離來測量水平速度．

解答 解：（1）A、本實驗根據(jù)平拋運動規(guī)律驗證動量守恒定律，所以軌道末端必須水平，故A正確；
B、實驗中需要測量小球的質(zhì)量和水平距離，但不需要測量時間，故不需要秒表，故B錯誤；
C、為了防止入射球反彈，故入射球必須比靶球質(zhì)量大，且為了保證對心碰撞，故二者的直徑必須相同，故C正確；
D、在同一組實驗的不同碰撞中，每次入射球必須從同一位置由靜止釋放，這樣才能保證小球每次碰撞中的速度相同，故D正確；
故選：ACD．
（2）根據(jù)平拋運動可知，落地高度相同，則運動時間相同，設(shè)落地時間為t，則：
v₀=$\frac{{x}_{2}}{t}$，v₁=$\frac{{x}_{1}}{t}$，v₂=$\frac{{x}_{3}}{t}$，
而動量守恒的表達式是：m₁v₀=m₁v₁+m₂v₃
若兩球相碰前后的動量守恒，則需要驗證表達式m₁x₂=mx₁+m₂x₃即可．
故答案為：（1）ACD；（2）m₁x₂=mx₁+m₂x₃

點評 該題考查用“碰撞試驗器”驗證動量守恒定律，質(zhì)量可測而瞬時速度較難．所以利用平拋運動的性質(zhì)來進行該實驗，注意雖然小球做平拋運動，但是卻沒有用到速度和時間，而是用位移x來代替速度v，成為是解決問題的關(guān)鍵．