Question

【題目】如圖所示為“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置示意圖.已知a、b小球的質量分別為ma、mb，半徑分別是ra、rb，圖中P點為單獨釋放a球的平均落點，M、N是a、b小球碰撞后落點的平均位置.

（1）本實驗必須滿足的條件是________.

A.斜槽軌道必須是光滑的

B.斜槽軌道末端的切線水平

C.入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放

D.入射球與被碰球滿足ma＝mb，ra＝rb

（2）為了驗證動量守恒定律.需要測量OP間的距離x1，則還需要測量的物理量有________、________（用相應的文字和字母表示）.

（3）如果動量守恒，須滿足的關系式是________（用測量物理量的字母表示）.

Answer 1

【答案】BC 測量OM的距離x2 測量ON的距離x3 max1＝max2＋mbx3（寫成maOP＝maOM＋mbON不扣分）

【解析】

(1)[1].“驗證動量守恒定律”的實驗中，是通過平拋運動的基本規律求解碰撞前后的速度的，只要離開軌道后做平拋運動，對斜槽是否光滑沒有要求，故A錯誤；要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故B正確；要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止滾下，故C正確；為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰后不反彈，要求ma＞mb，ra=rb，故D錯誤。

(2)[2][3].要驗證動量守恒定律定律，即驗證：mav1=mav2+mbv3，小球離開軌道后做平拋運動，它們拋出點的高度相等，在空中的運動時間t相等，上式兩邊同時乘以t得：

mav1t=mav2t+mbv3t

得：

max1=max2+mbx3，

因此實驗需要測量：測量OP間的距離x1，OM間的距離x2，ON間的距離x3；
(3)[4].由(2)知，實驗需要驗證：

max1=max2+mbx3，

即：

maOP=maOM+mbON；