Question

2．某同学用图甲所示装置结合频闪照片来探究碰撞中的不变量．经过多次实验，该同学猜想碰撞前后物体的质量和速度的乘积之和是不变的．
步骤1：用天平测出A、B两个小球的质量m_A和m_B，并且保证m_A＞m_B；
步骤2：安装好实验装置，使斜槽的末端所在的平面保持水平；
步骤3：先不在斜槽的末端放小球B，让小球A从斜槽上某位置P由静止开始释放，小球离开斜槽后，用频闪照相记录下小球A两个时刻的位置（如图乙所示）；
步骤4：将小球B放在斜槽的末端，让小球A从位置P处由静止开始释放，使它们碰撞，用频闪照相记录下两个小球在两个时刻的位置（如图丙所示）；
步骤5：直接测量需要的物理量，根据测量得到的数据，验证自己的猜想．
请回答：
（1）在步骤5中，该同学需要在照片中直接测量的物理量有x₀、x_A、x_B；（选填“x₀、y₀、x_A、y_A、x_B、y_B”）
（2）用实验中测量的物理量来表示该同学的猜想结果：m_Ax₀=m_Ax_A+m_Bx_B．

Answer 1

分析 明确实验原理，知道实验中动量守恒定律的应用，同时分析题意，利用平抛运动的规律分析求解水平速度的基本方法，从而得出应验证的表达式．

解答 解：要验证动量守恒，则应保证：m_Av₀=m_Av_A+m_Bv_B；
根据题意可知，本实验中采用频闪照相的方式，因此对应的两位置间的时间间隔相等，设时间为t，则根据水平位移即可求得碰后的水平速度，因此只需要测量对应的水平位移即可；故需要测量的物理量为：x₀、x_A、x_B；根据水平方向的运动规律，利用速度公式可得：
v₀=$\frac{x_{0}{t}$，
v_A=$\frac{x_{A}{t}$，
v_B=$\frac{x_{B}{t}$，
代入可得：m_Ax₀=m_Ax_A+m_Bx_B
因此只需要验证上式即可证明碰撞中动量守恒；
故答案为：（1）x₀、x_A、x_B；（2）m_Ax₀=m_Ax_A+m_Bx_B

点评 本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，能根据平抛运动规律分析求解水平速度是解题的关键．