Question

某同學(xué)用如圖所示的裝置，利用兩個(gè)大小相同的小球做對心碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，圖中AB是斜槽，BC是水平槽，它們連接平滑，O點(diǎn)為重錘線所指的位置．實(shí)驗(yàn)時(shí)先不放置被碰球2，讓球1從斜槽上的某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)10次．然后將球2置于水平槽末端，讓球1仍從位置G由靜止?jié)L下，和球2碰撞．碰后兩球分別在記錄紙上留下各自的痕跡，重復(fù)10次．實(shí)驗(yàn)得到小球的落點(diǎn)的平均位置分別為 M、N、P．
（1）在此實(shí)驗(yàn)中，球1的質(zhì)量為m₁，球2的質(zhì)量為m₂，需滿足m₁______ m₂（選填“大于”、“小于”或“等于”）．
（2）被碰球2飛行的水平距離由圖中線段______OP

Answer 1

【答案】分析：（1）為了保證碰撞前后使入射小球的速度方向不變，故必須使入射小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量．
（2）小球1和小球2相撞后，小球2的速度增大，小球1的速度減小，都做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律不難判斷出；
（3）先根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)判斷碰撞前后兩個(gè)小球的落地點(diǎn)，再求出碰撞前后兩個(gè)小球的速度，根據(jù)動(dòng)量的公式列出表達(dá)式，代入數(shù)據(jù)看碰撞前后的動(dòng)量是否相等．
解答：解：（1）在小球碰撞過程中水平方向動(dòng)量守恒定律故有m₁v=m₁v₁+m₂v₂
在碰撞過程中動(dòng)能守恒故有m₁v²=m₁v₁²+m₂v₂²
解得v₁=
要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m₁-m₂＞0，
故答案為：大于．
（2）1球和2球相撞后，2球的速度增大，1球的速度減小，都做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直高度相同，所以所以碰撞后2球的落地點(diǎn)是P點(diǎn)，所以被碰球2飛行的水平距離由圖中線段
表示；
（3）N為碰前入射小球落點(diǎn)的位置，M為碰后入射小球的位置，P為碰后被碰小球的位置，
碰撞前入射小球的速度
碰撞后入射小球的速度

碰撞后被碰小球的速度
若m₁v₁=m₂v₃+m₁v₂則表明通過該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過程中動(dòng)量守恒，
帶入數(shù)據(jù)得：m₁=m₁+m₂
故答案為：大于；；m₁+m₂
點(diǎn)評：本題是運(yùn)用等效思維方法，平拋時(shí)間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗(yàn)證的方程變成容易驗(yàn)證．