Question

【題目】為了驗(yàn)證“兩小球碰撞過程中的動(dòng)量守恒”，某同學(xué)用如圖所示的裝置進(jìn)行了如下的操作：

①將斜槽軌道的末端調(diào)整水平，在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙，并將該木板豎直立于靠近槽口處，使小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；

②將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x固定，再使小球a從原固定點(diǎn)由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡P；

③把小球b靜止放在斜槽軌道的水平段的最右端，讓小球a仍從原固定點(diǎn)由靜止釋放，和小球b相碰后，兩小球撞到木板并在白紙上留下痕跡M和N；

④用天平測出a、b兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為和，用刻度尺測量白紙上O點(diǎn)到M、P、N三點(diǎn)的距離分別為、和。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問題：

(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，選擇入射球、被碰球時(shí)，應(yīng)該使_________（填“大于”、“等于”或“小于”）。

(2)小球a和b發(fā)生碰撞后，小球a在圖中白紙上撞擊痕跡應(yīng)是__________點(diǎn)。

(3)小球a下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論___________產(chǎn)生影響（填“會(huì)”或“不會(huì)”）。

(4)用本實(shí)驗(yàn)中所測得的物理量來驗(yàn)證兩小球碰撞過程中動(dòng)量守恒，其表達(dá)式為__________。（用、、、、表示）

Answer 1

【答案】大于 N 不會(huì)

【解析】

(1)[1]為防止碰撞后入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即：應(yīng)該使ma大于mb；

(2)(4)[2][4]小球離開軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)木板與拋出點(diǎn)之間的距離為x，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：

水平方向：

豎直方向：

解得：

碰撞前，小球a落在圖中的P點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v0．小球a和b發(fā)生碰撞后，小球a的速度變小，下落的更多，a的落點(diǎn)在圖中的N點(diǎn)

設(shè)其水平初速度為v1，m2的落點(diǎn)是圖中的M點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v2．小球碰撞的過程中若動(dòng)量守恒，則有：

即為

則驗(yàn)證兩球碰撞過程中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為：

(3)[3]只要由靜止從同一位置釋放小球，小球到達(dá)軌道底端時(shí)速度相等，小球a下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力，這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生誤差。