Question

07全国理综Ⅰ  29 碰撞的恢复系数的定义为，其中v₁₀和v₂₀分别是碰撞前两物体的速度，v₁和v₂分别是碰撞后两物体的速度。弹性碰撞的恢复系数e＝1，非弹性碰撞的e＜1。某同学借用验证动量守恒定律的实验装置（如图所示）验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的钢质小球1和2，（它们之间的碰撞可近似视为弹性碰撞），且小球1的质量大于小球2的质量。

实验步骤如下：

安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O。

第一步：不放小球2，让小球 1 从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置。

第二步：把小球 2 放在斜槽前端边缘处的C点，让小球 1 从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置。

第三步：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。

上述实验中，

①P点是_____________的平均位置，

M点是_____________的平均位置，

N点是_____________的平均位置，

②请写出本实验的原理                                                         

                                                                               

                                                                               

写出用测量量表示的恢复系数的表达式                                         

③三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关？

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Answer 1

①P点是在实验的第一步中小球1落点的平均位置

M点是小球1与小球2碰撞后小球1落点的平均位置

N点是小球2落点的平均位置

②小球从槽口C飞出后作平抛运动的时间相同，设为t，则有

        OP＝v₁₀t

        OM＝v₁t

        ON＝v₂t

  小球2碰撞前静止， v₂₀＝0

     

     ③OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关

                          

          由图可知OP＝2a＋R，因此水平荧光屏发亮范围的右边界的坐标