Question

【題目】為了驗證碰撞中的動量守恒和檢驗兩個小球的碰撞是否為彈性碰撞(碰撞過程中沒有機(jī)械能損失)，某同學(xué)選取了兩個體積相同、質(zhì)量不等的小球，按下述步驟做了如下實(shí)驗：

①用天平測出兩個小球的質(zhì)量分別為m1和m2，且m1>m2．

②按照如圖所示的那樣，安裝好實(shí)驗裝置．將斜槽AB固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)的切線水平．將一斜面BC連接在斜槽末端．

③先不放小球m2，讓小球m1從斜槽頂端A處由靜止開始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置．

④將小球m2放在斜槽前端邊緣處，讓小球m1從斜槽頂端A處滾下，使它們發(fā)生碰撞，記下小球m1和小球m2在斜面上的落點(diǎn)位置．

⑤用毫米刻度尺量出各個落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)B的距離．圖中D、E、F點(diǎn)是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為LD、LE、LF．

根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗，回答下列問題：

(1)小球m1與m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)是圖中的_______點(diǎn)，m2的落點(diǎn)是圖中的_____點(diǎn)．

(2)用測得的物理量來表示，只要滿足關(guān)系式_________________說明碰撞中動量是守恒的．

(3)用測得的物理量來表示，只要再滿足關(guān)系式_____________說明此碰撞過程是彈性碰撞．

Answer 1

【答案】 D F

【解析】（1）小球m1和小球m2相撞后，小球m2的速度增大，小球m1的速度減小，都做平拋運(yùn)動，所以碰撞后m1球的落地點(diǎn)是D點(diǎn)，m2球的落地點(diǎn)是F點(diǎn)；
（2）碰撞前，小于m1落在圖中的E點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v1．小球m1和m2發(fā)生碰撞后，m1的落點(diǎn)在圖中的D點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v1′，m2的落點(diǎn)是圖中的F點(diǎn)，設(shè)其水平初速度為v2． 設(shè)斜面BC與水平面的傾角為α，
由平拋運(yùn)動規(guī)律得：LDsinα＝gt2，LDcosα=v′1t
解得：
同理可解得： ，
所以只要滿足m1v1=m2v2+m1v′1即： , 則說明兩球碰撞過程中動量守恒；
（3）若兩小球的碰撞是彈性碰撞，則碰撞前后機(jī)械能沒有損失．則要滿足關(guān)系式：

m1v12=m1v′12+m2v2
即m1LE=m1LD+m2LF