Question

如图所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别是ra、rb

如图所示为“探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．已知a、b小球的质量分别为ma、mb，半径分别是ra、rb，图中P 点为单独释放a球的平均落点，M、N是a、b小球碰撞后落点的平均位置．（1）本实验必须满足的条件是______A．斜槽轨道必须是光滑的B．斜槽轨道末端的切线水平C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放D．入射球与被碰球满足ma=mb，ra=rb（2）为了验证动量守恒定律．需要测量OP间的距离x1，则还需要测量的物理量有______、______（用相应的文字和字母表示）（3）如果动量守恒，须满足的关系式是______（用测量物理量的字母表示）

Answer 1

（1）A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
C、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；
D、为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求m_a＞m_b，r_a=r_b，故D错误．
应选：BC．
（2）要验证动量守恒定律定律，即验证：m_av₁=m_av₂+m_bv₃，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，
上式两边同时乘以t得：m_av₁t=m_av₂t+m_bv₃t，得：m_ax₁=m_ax₂+m_bx₃，
因此实验需要测量：测量OP间的距离x₁，OM间的距离x₂，ON间的距离x₃；
（3）由（2）知，实验需要验证：m_ax₁=m_ax₂+m_bx₃，即：m_aOP=m_aOM+m_b0N；
故答案为：（1）BC；（2）OM间的距离x₂；ON间的距离x₃；（3）m_aOP=m_aOM+m_b0N．