Question

11．利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中的不变量”实验．
（1）实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选图1中的乙（填“甲”或“乙”）．（甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥）
（2）两滑块质量分别是m₁=15g，m₂=10g，由实验数据作出它们碰撞前后的x-t图象如图17所示，则两滑块碰撞前总动量是0.015kgm/s，碰撞后的总动量是0.015kgm/s，由此得出结论碰撞中动量矢量和守恒．

Answer 1

分析 （1）碰撞分为弹性碰撞和非弹性碰撞，弹性碰撞时能量损失很小；而非弹性碰撞时损失最大．
（2）由速度图象求出小球的位移与对应的时间，由速度公式求出小球的速度，然后根据动量的计算公式求出小球的动量，由动量定理可以求出碰撞过程的平均作用力．

解答 解：（1）乙图中由于装有撞针和橡皮泥，则两物体相碰时成为一体，机械能的损失最大；而甲图中采用弹性圈，二者碰后即分离，此种情况下，机械能的损失最小，机械能几乎不变；
故答案为：乙      
（2）m₁=15g=0.015g，m₂=10g=0.010g；
由图象可知，碰前入射小球的速度：
v₁=$\frac{x_{1}}{t_{1}}$=$\frac{0.2}{0.2}$=1m/s，
被碰球的速度：v₂=0，
碰后入射球的速度：
v₁′=$\frac{x'_{1}}{t_{1}}$=$\frac{0.3-0.2}{0.4-0.2}$=0.5m/s，
被碰球碰后的速度：
v₂′=$\frac{x'_{2}}{t_{2}}$=$\frac{0.35-0.2}{0.4-0.2}$=0.75m/s，
碰前系统总动量为：p=m₁v₁+m₂v₂=0.015×1=0.015kg•m/s，
入射小球碰撞后的动量为：m₁v₁′=0.0075kg/s，
被碰小球碰撞后的动量为：m₂v₂=0.0075kg•m/s，
碰后系统的总动量为：p′=m₁v₁′+m₂v₂′=0.015kg•m/s．
则可知，碰撞前后总动量守恒；
故答案为：（1）乙； （2）0.015Kgm/s；0.015Kgm/s；碰撞中动量矢量和守恒

点评 本题考查碰撞类型中能量关系，要注意明确当二者相碰后粘在一起时，机械能的损失是最大的，同时能根据位移时间图象分析速度大小，再确定碰撞前后的动量．