Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示的裝置驗(yàn)證“碰撞過(guò)程中的動(dòng)量守恒”和探究“碰撞過(guò)程中的動(dòng)能是否守恒”。水平的氣墊導(dǎo)軌上有兩滑塊A、B，滑塊A上有寬度為d的遮光板；滑塊B上固定一支架，支架上水平固定一內(nèi)壁光滑左側(cè)開(kāi)口的細(xì)薄金屬直管，金屬管右側(cè)用金屬板封閉，管內(nèi)靠近金屬板處?kù)o置一金屬小球。氣墊導(dǎo)軌通氣后利用右側(cè)擋板上的彈射裝置將滑塊A向左彈出，測(cè)得滑塊A第一次經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t1，后與靜止的滑塊B相碰，碰后滑塊B和小球一起向左滑動(dòng)滑塊A向右運(yùn)動(dòng)。滑塊A第二次通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間為t2，滑塊B與左側(cè)擋板剛接觸時(shí)，立即被安裝的鎖止裝置鎖止，同時(shí)金屬管中的小球沿管壁飛出落在水平地面上的O點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)。用天平稱(chēng)量出滑塊A(包括遮光板的總質(zhì)量M1、滑塊B(包括支架、金屬管)的總質(zhì)量M2、小球的質(zhì)量m，重力加速度為g。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：

（1）除了題中已給出的物理量還需用刻度尺測(cè)出的物理量及符號(hào)是________。

（2）小球離開(kāi)金屬管口時(shí)的速度大小為 ________(用題中已知和(1)問(wèn)中物理量符號(hào)表示)。

（3）要驗(yàn)證碰撞過(guò)程中的動(dòng)量守恒，本實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式為 ________。

（4）要進(jìn)一步探究碰撞過(guò)程中的動(dòng)能是否守恒，需要比較表達(dá)式________與表達(dá)式________在誤差允許范圍內(nèi)是否相等。

Answer 1

【答案】小球從離開(kāi)金屬管口到落地的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)的水平位移s和豎直高度h

【解析】

(1)[1]．滑塊A與靜止的滑塊B相碰后，A反向，B和小球一起向左滑動(dòng)，B被鎖止后，小球以碰后B的速度平拋，故利用平拋的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可求出小球離開(kāi)金屬管時(shí)的初速度，也即碰后B和小球的共同速度故需要測(cè)出小球從離開(kāi)金屬管口到落地的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)的水平位移s和豎直高度h。

(2)[2]．由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，平拋的初速度為 。

(3)[3]．取向左為正方向滑塊A、B碰前的總動(dòng)量為 ，碰后的總動(dòng)量為 ，故需驗(yàn)證的表達(dá)式為

(4)[4][5]．滑塊A、B碰前的總動(dòng)能為 ，碰后的總動(dòng)能為 ，故要探究功能是否守恒，需要比較 和 是否相等。