Question

王川同学利用如图所示的装置验证碰撞中的动量守恒．竖直平面内的一段圆弧轨道下端与水平桌面相切，先将小滑块A从圆弧轨道上某一点无初速度释放，测出小滑块在水平桌面上滑行的距离x₁(图甲)；然后将左侧贴有双面胶的小滑块B放在圆弧轨道的最低点，再将小滑块A从圆弧轨道上某一点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测出整体沿桌面滑动的距离x₂．已知滑块A和B的材料相同．

(1)下列选项中，属于本实验要求的是____________(填相应选项前的字母)

A．实验中所用圆弧轨道必须是光滑的

B．实验必须保证A的质量不大于B的质量

C．实验中滑块A的释放点离水平桌面要高一些

D．两次必须从圆弧轨道上同一点无初速度释放滑块A

(2)若滑块A、B的质量分别为m₁、m₂，与水平桌面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度为g．则A、B碰撞前的动量P₁=____________，碰撞后的动量P₂=________(用字母m₁、m₂，μ、g、x₁、x₂表示)．只要P₁=P₂，则验证了A和B碰撞过程中动量守恒．

(3)本实验___________(填“需要”或“不需要”)测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数．

Answer

CD 不需要

【解析】

本实验是根据内力远大于外力时系统动量守恒的原理分析的，需要注意：一：保证碰撞前A的速度相等；二、A碰撞时速度不能过小；三、A碰撞后不能反弹；结合动能定理求解碰撞前后的速度，根据动量守恒列式．

（1）因为碰撞瞬间内力远大于外力，两者在碰撞前后动量守恒，测出运动距离，根据动能定理求解碰撞前后的速度，所以无需圆弧轨道必须是光滑的，A错误；为了保证A不反弹，A的质量必须不小于B的质量，B错误；为了保证两者碰撞后运动的距离不过小，便于测量，应使得A碰撞时的速度大一些，即实验中滑块A的释放点离水平桌面要高一些，C正确；两次释放，为了要保证碰撞前的速度相同，两次必须从圆弧轨道上同一点无初速度释放滑块A，D正确；

（2）滑块在水平轨道运动过程，由动能定理得：对滑块A：，解得，故碰前动量；对两者黏在一起运动时，，解得，碰撞后动量；

（3）比较，即比较，过程中可抵消，故不需要测出滑块与水平桌面间的动摩擦因数．