Question

【题目】如图所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别是ra、rb，图中P点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置。

（1）本实验必须满足的条件是_________。

A．斜槽轨道必须是光滑的

B．斜槽轨道末端的切线水平

C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放

D．入射球与被碰球满足ma＝mb，ra＝rb

（2）为了验证动量守恒定律，需要测量OP间的距离x1，则还需要测量的物理量有_______、_______（用相应的文字和字母表示）。

（3）如果动量守恒，须满足的关系式是______________________（用测量物理量的字母表示）。

Answer 1

【答案】（1）BC； （2）OM间的距离x2； ON间的距离x3； （3）

【解析】

(1)在做“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,所以要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平.
(2)由动量守恒定律求出需要验证的表达式,根据表达式确定需要测量的量;

(3)根据(2)的分析确定需要验证的关系式

:(1)A、“验证动量守恒定律”的实验中,是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的,只要离开轨道后做平抛运动,对斜槽是否光滑没有要求,故A错误;
B、要保证每次小球都做平抛运动,则轨道的末端必须水平,所以B选项是正确的;
C、要保证碰撞前的速度相同,所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下,所以C选项是正确的;
D、为了保证小球碰撞为对心正碰,且碰后不反弹,要求 ,故D错误.

故选BC

(2)要验证动量守恒定律定律,即验证: ,小球离开轨道后做平抛运动,它们抛出点的高度相等,在空中的运动时间t相等, 上式两边同时乘以t得

OM间的距离x2和ON间的距离x3

(3)由(2)知,实验需要验证