Question

某同学用如图所示的装置，通过半径相同的两球碰撞来验证动量守恒定律．图中AB是斜槽，BC是水平槽，斜槽与

某同学用如图所示的装置，通过半径相同的两球碰撞来验证动量守恒定律．图中AB是斜槽，BC是水平槽，斜槽与水平槽之间平滑连接．实验时先使球1从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次．再把球2放在水平槽末端的位置，让球1仍从原位置由静止开始滚下，与球2碰撞后，两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复上述操作10次．在记录纸上确定M、N、P为三个落点的平均位置．实验中测出球1的质量为m1，球2的质量为m2，M、N、P三点到O点的距离为OM、ON、OP，其中O点为水平槽末端在记录纸上的竖直投影点．为减小误差，实验中要满足m1______m2（选填“大于”、“小于”、“等于”）．若实验结果满足______，就可以验证碰撞过程中动量守恒．

Answer 1

（1）在小球碰撞过程中水平方向动量守恒定律故有m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
在碰撞过程中动能守恒故有

1

2

m₁v₀²=

1

2

m₁v₁²+

1

2

m₂v₂²，
解得v₁=

m1?m2

m1+m2

v₀，要碰后入射小球的速度v₁＞0，即m₁-m₂＞0；
（2）N为碰前入射小球落点的位置，M为碰后入射小球的位置，P为碰后被碰小球的位置，
小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，
碰撞前入射小球的速度v₁=

ON

t

，碰撞后入射小球的速度：v₂=

OM

t

，
碰撞后被碰小球的速度：v₃=

OP

t

，
若m₁v₁=m₂v₃+m₁v₂，表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，
带入数据得：m₁?ON=m₁?OM+m₂?OP；
故答案为：大于；m₁?ON=m₁?OM+m₂?OP．