Question

【題目】為了探究碰撞中的不變量,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn),小球A系在細(xì)線的一端,線的另一端固定在O點(diǎn),O點(diǎn)到水平面的高度為h,物塊B質(zhì)量是小球A的5倍,放置于粗糙的水平面上且位于O點(diǎn)正下方物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,現(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直,小球由靜止開始釋放,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短),觀察到小球A反彈。小球與物塊均可視為質(zhì)點(diǎn),空氣阻力可以忽略不計(jì),重力加速度為g

(1)為了探究碰撞中的不變量,還需要測(cè)量的物理量有哪些___________

A.小球與物塊碰撞的時(shí)間△t B.物塊B被碰后沿水平面運(yùn)動(dòng)的距離l

C.小球A反彈后擺線上擺的最大角度θ D.小球A反彈后上升到最高點(diǎn)的時(shí)間t

(2)小球A與物塊發(fā)生正碰后的瞬間速度大小為___________，物塊被碰后瞬間速度大小為_______(用上一問中物理量表示)。

(3)為了探究碰撞中的不變量,當(dāng)碰撞前后瞬間滿足關(guān)系式___________，即說明，碰撞前后瞬間兩物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒;當(dāng)碰撞前后瞬間滿足關(guān)系式_______，即說明碰撞前后瞬間兩物體組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。

Answer 1

【答案】（1）BC （2）

【解析】

（1）設(shè)A的質(zhì)量為m，則B的質(zhì)量為5m；實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的關(guān)系是：，其中：；若小球A反彈后擺線上擺的最大角度θ ，則，即；若物塊B被碰后沿水平面運(yùn)動(dòng)的距離l，則，解得，則實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的關(guān)系是，即，則還需要測(cè)量的物理量是：物塊B被碰后沿水平面運(yùn)動(dòng)的距離l以及小球A反彈后擺線上擺的最大角度θ，故選BC；

（2）由（1）的分析可知，小球A與物塊發(fā)生正碰后的瞬間速度大小為，物塊被碰后瞬間速度大小為；

（3）為了探究碰撞中的不變量,當(dāng)碰撞前后瞬間滿足關(guān)系式即說明碰撞前后瞬間兩物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒；

若碰撞前后機(jī)械能守恒，則：，即，即 .