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】 BC OM间的距离x2 ON间的距离x3 maOP=maOM+mb0N

【解析】（1）“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；要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；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，故C正确；为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求ma＞mb，ra=rb，故D错误．应选BC．
（2）要验证动量守恒定律定律，即验证：mav1=mav2+mbv3，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：mav1t=mav2t+mbv3t，得：max1=max2+mbx3
因此实验需要测量：测量OP间的距离x1，OM间的距离x2，ON间的距离x3；
（3）如果动量守恒，须满足的关系式是：max1=max2+mbx3．