兩位同學分別用如圖所示兩種裝置，透過半徑相同的A、B兩球的碰撞來做動量守恆定律實驗。(1)*同學裝置ABC段平...

問題詳情：

兩位同學分別用如圖所示兩種裝置，透過半徑相同的A、B兩球的碰撞來做動量守恆定律實驗。

(1)*同學裝置ABC段平整光滑，其中AB段是曲面，BC段是水平面，C端固定一重垂線。O是C的投影點，OC＝H，在軌道上固定一擋板D，從貼緊擋板D處由靜止釋放小球A，小球A落在M點，用刻度尺測得M點與O點的距離爲2l。在C的末端放置小球B，現仍從D處靜止釋放小球A，小球A與小球B發生正碰，小球B落在N點，小球A落在P點，測得OP爲l，若已知小球A與B的質量之比mA：mB=3：1。

①根據實驗步驟和上述已知數據，可得ON長度爲__________。

②若兩小球均看成質點，以兩球爲系統，透過計算得系統機械能___________（填“守恆”或“不守恆”），可以得出兩球的碰撞是____________碰撞。（填“**”或“非**”）

(2)乙同學改裝如圖乙所示，將白紙、複寫紙固定在豎直放置木條上，用來記錄實驗中球A、球B與木條的撞擊點。實驗時，首先將木條豎直立在軌道末端右側並與軌道接觸，讓入*球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，撞擊點爲B′；然後將木條平移到圖中所示位置，入*球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，確定其撞擊點爲________________；再將入*球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，與球B相撞，確定球A和球B相撞後的撞擊點分別爲____________和__________。測得B′與N′、P′、M′各點的高度差分別爲hhh3。若所測物理量滿足表達式__________________時，則說明球A和球B碰撞中動量守恆。

【回答】

    (1).     (2). 守恆    (3). **    (4).     (5).     (6).     (7).

【解析】(1)①球1運動到C端的速度爲，在空中做平拋運動。水平方向

豎直方向

解得

由於球1兩次均從同一高度自由下滑，到C端動能一樣，速度均爲，設球1與球2碰撞後速度分別爲、，同理可解得

碰撞前後系統動量守恆，以向右爲正方向，以球1和球2爲系統，由動量守恆定律得

結合mA：mB=3：1可解得

結合平拋運動的知識可知

②以兩球爲系統，碰前系統初動能

碰後系統末動能

則，故碰撞過程系統機械能守恆，兩球碰撞是**碰撞。

(2)小球做平拋運動，在豎直方向上

解得平拋運動時間

設軌道末端到木條的水平位置爲，則小球做平拋運動的初速度應爲

故入*球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，確定其撞擊點爲，碰撞後，確定球A和球B相撞後的撞擊點分別爲和；

如果碰撞過程動量守恆，則

將

解得

知識點：動量守恆定律

題型：實驗,探究題