Question

8．某小组为验证滑块碰撞过程中动量守恒定律，设计了如下实验，竖直曲面轨道与水平轨道在O处平滑连接，两滑块P、Q与轨道间的动摩擦因数相同，主要实验步骤如下：
①用天平测出滑块P、Q的质量m₁、m₂；
②将滑块P从斜槽上最高点释放，用刻度尺测出滑块P从O₁开始在水平轨道上滑行的距离x₀
（1）若要保证滑块P、Q碰撞后均停在O₁位置的右方，实验中应要求m₁＞m₂（填“＜”或“＞”），在此条件下，验证动量守恒定律的表达式为m₁$\sqrt{x_{0}}$=m₁$\sqrt{x_{1}}$+m₂$\sqrt{x_{2}}$．（用测得的物理量表示）
（2）实验时若要将O₁的位置向右移动一小段距离，不会（填“会”或“不会”）对验证动量守恒定律产生影响．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，根据动能定理求出碰撞前后两物体在O₁点时的速度，再根据动量守恒定律列式即可确定应用的表达式；
（2）明确实验原理和实验方法，从而明确起点的确定对实验的影响．

解答 解：（1）为了防止碰后滑块P反弹，应用质量较大的滑动去碰质量较小的滑块，故要求m₁＞m₂；滑块在水平地面上滑动时，根据动能定理可知：
v²=2μgx
则可知：v₀=$\sqrt{2μgx_{0}}$
v₁=$\sqrt{2μgx_{1}}$
v₂=$\sqrt{2μgx_{2}}$
若满足动量守恒，则有：
m₁v₀=m₁v₁+m₂v₂
将速度表达式代入，化简可得：
应验证的表达式为：
m₁$\sqrt{x_{0}}$=m₁$\sqrt{x_{1}}$+m₂$\sqrt{x_{2}}$
（2）由以上分析可知，实验中主要分析碰撞后两滑块在水平地面上滑行的距离，因此将O₁的位置向右移动一小段距离对实验结果没有影响．
故答案为：（1）＞，m₁$\sqrt{x_{0}}$=m₁$\sqrt{x_{1}}$+m₂$\sqrt{x_{2}}$；（2）不会．

点评 本是考查动量守恒定律的验证实验，要注意明确实验原理，知道实验中求解碰撞前后速度的方法是解题的关键．