Question

某实验小组利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”和探究“碰撞过程中的动能是否守恒”。水平的气垫导轨上有两滑块A、B，滑块A上有宽度为d的遮光板；滑块B上固定一支架，支架上水平固定一内壁光滑左侧开口的细薄金属直管，金属管右侧用金属板封闭，管内靠近金属板处静置一金属小球。气垫导轨通气后利用右侧挡板上的弹射装置将滑块A向左弹出，测得滑块A第一次经过光电门的时间为t₁，后与静止的滑块B相碰，碰后滑块B和小球一起向左滑动滑块A向右运动。滑块A第二次通过光电门的时间为t₂，滑块B与左侧挡板刚接触时，立即被安装的锁止装置锁止，同时金属管中的小球沿管壁飞出落在水平地面上的O点(图中未画出)。用天平称量出滑块A(包括遮光板的总质量M₁、滑块B(包括支架、金属管)的总质量M₂、小球的质量m，重力加速度为g。请回答以下问题： 

（1）除了题中已给出的物理量还需用刻度尺测出的物理量及符号是________。   

（2）小球离开金属管口时的速度大小为 ________(用题中已知和(1)问中物理量符号表示)。   

（3）要验证碰撞过程中的动量守恒，本实验需要验证的表达式为 ________。   

（4）要进一步探究碰撞过程中的动能是否守恒，需要比较表达式________与表达式________在误差允许范围内是否相等。

Answer

小球从离开金属管口到落地的过程中，运动的水平位移s和竖直高度h

【解析】

(1)[1]．滑块A与静止的滑块B相碰后，A反向，B和小球一起向左滑动，B被锁止后，小球以碰后B的速度平抛，故利用平抛的运动规律可求出小球离开金属管时的初速度，也即碰后B和小球的共同速度故需要测出小球从离开金属管口到落地的过程中，运动的水平位移s和竖直高度h。

(2)[2]．由平抛运动规律可知，平抛的初速度为 。

(3)[3]．取向左为正方向滑块A、B碰前的总动量为 ，碰后的总动量为 ，故需验证的表达式为

(4)[4][5]．滑块A、B碰前的总动能为 ，碰后的总动能为 ，故要探究功能是否守恒，需要比较 和 是否相等。