Question

【題目】為了驗證動量守恒定律，某實驗小組選取兩個材質相同而質量不同的滑塊A和B，并按下述步驟進行了實驗：

①在A、B的相撞面分別粘上橡皮泥，便于二者相撞后連成一體；

②實驗裝置如圖甲所示，鋁質導軌槽固定在水平桌面上，其傾斜段的右端和水平段的左端由一小段圓弧連接，在導軌槽的側面且與水平導軌等高處安裝一臺數碼頻閃照相機；

③將滑塊B靜置于槽的水平段某處，滑塊A由槽的傾斜段適當位置靜止釋放，同時開始頻閃拍攝，直至兩滑塊停止運動，得到一幅多次曝光的照片；

④多次重復步驟③，得到多幅照片，挑選其中最理想的一幅，打印出來，將刻度尺緊靠照片放置，如圖乙所示（圖中只顯示滑塊A）。

請對上述操作進行分析并回答以下問題：

（1）分析圖乙可知，A、B滑塊碰撞發生的位置是______（選填P5、P6或P7）；

（2）為了驗證碰撞中動量是否守恒，必須直接測量或讀取的物理量是______；

A．A、B兩滑塊的質量m1和m2

B．滑塊A釋放時距桌面的高度

C．頻閃照相的周期

D．照片尺寸和實際尺寸的比例

E．照片上測得的S34、S45和S56、S67

F．照片上測得的S45、S56和S67、S78

G．滑塊與導軌間的動摩擦因數

（3）此實驗驗證動量守恒的表達式為______。

Answer 1

【答案】P6 AF m1（3S56-S45）=（m1+m2）（3S67-S78）

【解析】

解：（1）P6之前物體的運動距離越來越小；但每兩段之間距離的差值都相等；故說明物體在P6位置之前一直做勻減速運動；而在P6位置兩滑塊相遇；故A、B相撞的位置在P6處。

（2）（3）設碰撞前滑塊A在P4、P5、P6的速度分別為v4、v5、v6，

碰撞后，整體在P6、P7、P8的速度分別為v6′，v7、v8，

則 ，又，

得到碰撞前滑塊A速度，

由于是做勻變速運動，則：

聯立可得：

同理，碰撞后整體的速度 ，

原來需要驗證的方程為

將上兩式代入整理得：

即需要驗證的表達式，需要直接測量的物理量是：

A、B兩個滑塊的質量m1和m2及S34、S45、S56和S67、S78、S89；故AF正確。