题目内容

【题目】如图为验证动量守恒定律的实验装置,实验中选取两个半径相同、质量不等的小球,按下面步骤进行实验:

①用天平测出两个小球的质量分别为和;

②安装实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端切线水平,再将一斜面连接在斜槽末端;

③先不放小球,让小球从斜槽顶端处由静止释放,标记小球在斜面上的落点位置;

④将小球放在斜槽末端处,仍让小球从斜槽顶端处由静止释放,两球发生碰撞,分别标记小球、在斜面上的落点位置;

⑤用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端的距离,图中、、点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置,从、、到点的距离分别为、、。依据上述实验步骤,请回答下面问题:

(1)两小球的质量、应满足__(填写“”“=”或“”

(2)小球与发生碰撞后,的落点是图中__点,的落点是图中__点

(3)用题目中给出的符号来表示,只要满足关系式__,就能说明两球碰撞前后动量是守恒的

【答案】

【解析】

(1)[1]为了保证碰后一起向前运动,必须满足

(2)[2][3]由于

两球碰撞后,的速度比自由滚下时的速度还要大,的速度减小,因此落到M点,而落到N点。

(3)[4]设斜面倾角为,物体落到斜面上距离抛出点S时,根据平抛运动

整理得

①

碰撞过程中满足动量守恒

②

小球都做平抛运动,由①式结论可得

,,

代入②式整理得

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