Question

【題目】如圖所示，在做“碰撞中的動量守恒”的實驗中，所用鋼球質量m1，玻璃球的質量為m2，兩球的半徑均為r。實驗時，鋼球從斜槽上同一位置由靜止釋放，玻璃球置于小支柱上（設兩球碰撞為彈性碰撞，小支柱不影響鋼球的運動）。某同學重復10次實驗得到如下圖所示的記錄紙，其中O是斜槽末端的投影點。回答下列問題：

（1）P點為_________________落點，M點為___________落點，N為________落點；

（2）安裝和調整實驗裝置的兩個主要要求是：______________________________。

測量得OM=x1，OP=x2，ON=x3，則要驗證的動量守恒關系式為（用題中所給相關符號表示）：_______________。

Answer 1

【答案】 沒放玻璃球時，鋼球的平均落點或鋼球單獨滾下時的平均落點 碰撞后，鋼球的平均落點 碰撞后，玻璃球的平均落點 斜槽末端保持水平，碰撞時兩球球心在同一水平線上

【解析】（1）入射小球和被碰小球相撞后，被碰小球的速度增大，入射小球的速度減小，碰前碰后都做平拋運動，高度相同，落地時間相同，所以P點是沒放玻璃球時，鋼球的平均落地點，M點是碰后鋼球的平均落地點，N點為碰后被碰玻璃球的平均落地點。

（2）為了保證小球做平拋運動，安裝軌道時，軌道末端必須水平．否則會引起誤差；為了發生對心碰撞，兩球的直徑需相同且在同一高度，否則會引起誤差。碰撞過程中，如果水平方向動量守恒，由動量守恒定律得： ，小球做平拋運動時拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間t相等，兩邊同時乘以時間t， ，由此表達式為： 。