Question

【题目】为了验证动量守恒定律，某实验小组选取两个材质相同而质量不同的滑块A和B，并按下述步骤进行了实验：

①在A、B的相撞面分别粘上橡皮泥，便于二者相撞后连成一体；

②实验装置如图甲所示，铝质导轨槽固定在水平桌面上，其倾斜段的右端和水平段的左端由一小段圆弧连接，在导轨槽的侧面且与水平导轨等高处安装一台数码频闪照相机；

③将滑块B静置于槽的水平段某处，滑块A由槽的倾斜段适当位置静止释放，同时开始频闪拍摄，直至两滑块停止运动，得到一幅多次曝光的照片；

④多次重复步骤③，得到多幅照片，挑选其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图乙所示（图中只显示滑块A）。

请对上述操作进行分析并回答以下问题：

（1）分析图乙可知，A、B滑块碰撞发生的位置是______（选填P5、P6或P7）；

（2）为了验证碰撞中动量是否守恒，必须直接测量或读取的物理量是______；

A．A、B两滑块的质量m1和m2

B．滑块A释放时距桌面的高度

C．频闪照相的周期

D．照片尺寸和实际尺寸的比例

E．照片上测得的S34、S45和S56、S67

F．照片上测得的S45、S56和S67、S78

G．滑块与导轨间的动摩擦因数

（3）此实验验证动量守恒的表达式为______。

Answer 1

【答案】P6 AF m1（3S56-S45）=（m1+m2）（3S67-S78）

【解析】

解：（1）P6之前物体的运动距离越来越小；但每两段之间距离的差值都相等；故说明物体在P6位置之前一直做匀减速运动；而在P6位置两滑块相遇；故A、B相撞的位置在P6处。

（2）（3）设碰撞前滑块A在P4、P5、P6的速度分别为v4、v5、v6，

碰撞后，整体在P6、P7、P8的速度分别为v6′，v7、v8，

则 ，又，

得到碰撞前滑块A速度，

由于是做匀变速运动，则：

联立可得：

同理，碰撞后整体的速度 ，

原来需要验证的方程为

将上两式代入整理得：

即需要验证的表达式，需要直接测量的物理量是：

A、B两个滑块的质量m1和m2及S34、S45、S56和S67、S78、S89；故AF正确。