Question

【題目】某科學(xué)探究小組的同學(xué)用圖示裝置研究碰撞中的動(dòng)量守恒，實(shí)驗(yàn)中使用半徑相等的兩小球A和B，實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：

A．用天平測(cè)得A、B兩球的質(zhì)量分別為m1、m2

B．如圖所示安裝器材，在豎直木板上記下O點(diǎn)(與置于C點(diǎn)的小球球心等高)，調(diào)節(jié)斜槽使其末端切線水平

C．在末端C處先不放球B，將球A從斜槽上的適當(dāng)高度由靜止釋放，球A拋出后撞在木板上的平均落點(diǎn)為P

D．再將球B置于C點(diǎn)，讓球A從斜槽上同一位置靜止釋放，兩球碰后落在木板上的平均落點(diǎn)為M、N

E．用刻度尺測(cè)出三個(gè)平均落點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為hM、hP、hN

回答下列問(wèn)題：

(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，A、B兩球的質(zhì)量m1、m2應(yīng)滿足的大小關(guān)系是m1_____m2(填“大于”、“等于”或“小于”)；

(2)上述實(shí)驗(yàn)中，碰后B球的平均落點(diǎn)位置應(yīng)是_____(填“M”或“N”)；

(3)用實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)表示，只要滿足關(guān)系式___________，就能說(shuō)明兩球碰撞前后動(dòng)量是守恒的．

Answer 1

【答案】大于 M

【解析】

（1）[1]為使碰后A小球運(yùn)動(dòng)方向不改變，需要保證A球質(zhì)量大于B球質(zhì)量；

（2）[2]兩球的水平位移相同，碰后B球速度大，所以飛行時(shí)間短，豎直方向下落高度小，所以碰后B球平均落點(diǎn)在M點(diǎn)；

（3）[3]小球碰后做平拋運(yùn)動(dòng)，分解位移：

解得平拋初速度：，所以：

碰前A球的速度：

碰后A球的速度：

碰后B球的速度：

根據(jù)動(dòng)量守恒定律：

滿足的關(guān)系式為：