Question

【題目】為了探究碰撞中的不變量,小明同學設計了如下實驗,小球A系在細線的一端,線的另一端固定在O點,O點到水平面的高度為h,物塊B質量是小球A的5倍,放置于粗糙的水平面上且位于O點正下方物塊與水平面間的動摩擦因數為μ,現拉動小球使線水平伸直,小球由靜止開始釋放,運動到最低點時與物塊發生正碰(碰撞時間極短),觀察到小球A反彈。小球與物塊均可視為質點,空氣阻力可以忽略不計,重力加速度為g

(1)為了探究碰撞中的不變量,還需要測量的物理量有哪些___________

A.小球與物塊碰撞的時間△t B.物塊B被碰后沿水平面運動的距離l

C.小球A反彈后擺線上擺的最大角度θ D.小球A反彈后上升到最高點的時間t

(2)小球A與物塊發生正碰后的瞬間速度大小為___________，物塊被碰后瞬間速度大小為_______(用上一問中物理量表示)。

(3)為了探究碰撞中的不變量,當碰撞前后瞬間滿足關系式___________，即說明，碰撞前后瞬間兩物體組成的系統動量守恒;當碰撞前后瞬間滿足關系式_______，即說明碰撞前后瞬間兩物體組成的系統機械能守恒。

Answer 1

【答案】（1）BC （2）

【解析】

（1）設A的質量為m，則B的質量為5m；實驗需要驗證的關系是：，其中：；若小球A反彈后擺線上擺的最大角度θ ，則，即；若物塊B被碰后沿水平面運動的距離l，則，解得，則實驗需要驗證的關系是，即，則還需要測量的物理量是：物塊B被碰后沿水平面運動的距離l以及小球A反彈后擺線上擺的最大角度θ，故選BC；

（2）由（1）的分析可知，小球A與物塊發生正碰后的瞬間速度大小為，物塊被碰后瞬間速度大小為；

（3）為了探究碰撞中的不變量,當碰撞前后瞬間滿足關系式即說明碰撞前后瞬間兩物體組成的系統動量守恒；

若碰撞前后機械能守恒，則：，即，即 .