Question

【題目】如圖所示，為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個滑塊的碰撞是否為彈性碰撞。某同學選取了兩個體積相同、質量不同、與水平面的動摩擦因數相同的滑塊A、B，按下述步驟做實驗：

①用天平測出兩個滑塊的質量分別為mA，mB；

②將圖示裝置固定在水平面上，使圓弧形軌道末端切線水平；

③先不放滑塊B，讓滑塊A多次從圓弧軌道上某一位置由靜止釋放，記下。其在水平面上滑行距離的平均值x0；

④將滑塊B靜止置于軌道下端水平部分，仍將滑塊A從軌道上同一位置由靜止釋放，與滑塊B碰撞，重復多次。

（1）為確保實驗中滑塊A不反向運動，mA，mB，應滿足的關系是_______________

（2）實驗中，還需要測量的量是__________________。

（3）用測得的物理量來表示，只要滿足關系式__________，則說明碰撞過程中動量是守恒的

（4）用測得的物理量來表示，只要滿足關系式_____________，則說明兩滑塊的碰撞是彈性碰撞。

Answer 1

【答案】 ; 碰撞后，滑塊A在水平面上滑行距離的平均值、滑塊B在水平面上滑行距離的平均值; ; ;

【解析】（1）為防止兩球碰撞后入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量，即：；（2）碰撞后兩球做減速運動，設碰撞后的速度為：、，由動能定理得：，解得：；，解得：；，解得：；如果碰撞過程動量守恒，則：，即，整理得：，實驗需要測量碰撞后A、B球在水平面滑行的平均距離：、．（3）由（2）問可知用測得的物理量來表示，只要滿足關系式，則說明碰撞過程中動量是守恒的；（3）若兩滑塊的碰撞是彈性碰撞的，碰撞前后動量守恒、動能不變，根據能量守恒得：，即：，解得：，即若用測得的物理量來表示，只要滿足關系式，則說明兩滑塊的碰撞是彈性碰撞。則說明碰撞過程中動量是守恒的.