Question

【題目】某實驗小組利用如圖所示的裝置驗證“碰撞過程中的動量守恒”和探究“碰撞過程中的動能是否守恒”。水平的氣墊導軌上有兩滑塊A、B，滑塊A上有寬度為d的遮光板；滑塊B上固定一支架，支架上水平固定一內壁光滑左側開口的細薄金屬直管，金屬管右側用金屬板封閉，管內靠近金屬板處靜置一金屬小球。氣墊導軌通氣后利用右側擋板上的彈射裝置將滑塊A向左彈出，測得滑塊A第一次經過光電門的時間為t1，后與靜止的滑塊B相碰，碰后滑塊B和小球一起向左滑動滑塊A向右運動�；瑝KA第二次通過光電門的時間為t2，滑塊B與左側擋板剛接觸時，立即被安裝的鎖止裝置鎖止，同時金屬管中的小球沿管壁飛出落在水平地面上的O點(圖中未畫出)。用天平稱量出滑塊A(包括遮光板的總質量M1、滑塊B(包括支架、金屬管)的總質量M2、小球的質量m，重力加速度為g。請回答以下問題：

（1）除了題中已給出的物理量還需用刻度尺測出的物理量及符號是________。

（2）小球離開金屬管口時的速度大小為 ________(用題中已知和(1)問中物理量符號表示)。

（3）要驗證碰撞過程中的動量守恒，本實驗需要驗證的表達式為 ________。

（4）要進一步探究碰撞過程中的動能是否守恒，需要比較表達式________與表達式________在誤差允許范圍內是否相等。

Answer 1

【答案】小球從離開金屬管口到落地的過程中，運動的水平位移s和豎直高度h

【解析】

(1)[1]．滑塊A與靜止的滑塊B相碰后，A反向，B和小球一起向左滑動，B被鎖止后，小球以碰后B的速度平拋，故利用平拋的運動規律可求出小球離開金屬管時的初速度，也即碰后B和小球的共同速度故需要測出小球從離開金屬管口到落地的過程中，運動的水平位移s和豎直高度h。

(2)[2]．由平拋運動規律可知，平拋的初速度為 。

(3)[3]．取向左為正方向滑塊A、B碰前的總動量為 ，碰后的總動量為 ，故需驗證的表達式為

(4)[4][5]．滑塊A、B碰前的總動能為 ，碰后的總動能為 ，故要探究功能是否守恒，需要比較 和 是否相等。