Question

【題目】某學習小組通過下圖實驗裝置來驗證動量守恒定律。A是固定在光滑水平桌面上的光滑斜槽。斜槽末端與水平桌面平行，B是氣墊導軌，C是光電門，D是帶由小孔的滑塊（孔內粘有膠帶，小球進入小孔即粘在膠帶上），滑塊上方有一個很窄的擋光片。實驗前將斜槽固定在水平桌面上，調整氣墊導軌的高度，使滑塊小孔下方與斜槽末端在同一高度處，同時調整氣墊導軌水平，多次改變小球釋放高度h，得到擋光片每次通過光電門的時間t，做出h圖象，已測出小球質量為m、滑塊總質量為M、擋光片寬度為d、重力加速度為g，小球由斜面進入水平面時沒有機械能損失。

（1）若測得某次擋光片通過光電門的時間為t1，則可知此次滑塊通過光電門的速度為v1＝_____。

（2）只要滿足關系式h＝_____（用題中所給的物理量來表示），就可以說明碰撞過程動量守恒。

（3）如果實驗中做出的圖象是一條過原點的_____（填寫“傾斜直線”或“拋物線”）同樣可以驗證動量守恒。

Answer 1

【答案】 傾斜直線

【解析】

（1）小球與滑塊碰撞后在氣墊導軌上做勻速運動，平均速度等于瞬時速度，則v1；

（2）根據動能定理得：mgh

得小球下滑到斜面底端的速度v0

小球與斜槽碰撞時動量守恒：mv0＝（m+M）v

又小球與斜槽通過光電門的速度v1

解得：h；

（3）由（2）分析可知h與成正比，所以圖象是一條傾斜直線，同時可以驗證動量守恒。