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 OM間的距離x2 ON間的距離x3 maOP=maOM+mb0N

【解析】（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．應選BC．
（2）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）如果動量守恒，須滿足的關系式是：max1=max2+mbx3．