Question

【題目】某同學用圖示裝置通過a、b兩球的碰撞來驗證動量守恒定律，實驗時，先讓入射小球a從斜槽上某一固定位置由靜止滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，重復上述操作，得到多個落點痕跡，再把被碰小球b放在水平槽的末端，讓入射小球a仍從同一位置由靜止滾下，重復上述操作，得到多個a、b兩球磁后的落點痕跡，記下水平槽末端在記錄紙上的垂直投影點O．a、b兩球的質量分別為ma、mb。

(1)為保證入射小球a在碰撞后繼線向前運動，應滿足ma_____mb（填“＞”、“＝”或“＜”）；

(2)為保證入射小球a和被碰小球b離開槽口后均做平拋運動，必須調整水平槽末端_____，實驗中_____（填“而要”或“不需要”）測量水平槽末端到水平地面的高度h。

(3)實驗中得到小球的平均落點如圖中M、P、N所示，量得OM＝x1、OP＝x2、ON＝x3，若實驗中兩小球組成的系統碰撞前后動量守恒，則應滿足的關系式為_____。

Answer 1

【答案】＞ 切線水平 不需要 max2＝max1+mbx3

【解析】

(1)[1]為防止碰撞后入射球反彈，入射球的質量應大于被碰球的質量，即ma＞mb；

(2)[2]斜槽末端的切線要沿水平方向，才能保證兩個小球離開斜槽后做平拋運動；小球做平拋運動的時間是相等的，所以不需要測量水平槽末端到水平地面的高度h。

(3)[3]根據實驗原理可得

mav0＝mav1+mbv2

由圖乙可知：

OM＝x1、OP＝x2、ON＝x3

又因下落時間相同，即可求得：

maOP＝maOM+mbON

可得：

max2＝max1+mbx3