为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞,某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球,按下述步骤做了如下实验:
①用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2,且m1>m2)。
②按照如图所示的那样,安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端处的切线水平,将一斜面BC连接在斜槽末端。
③先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置。
④将小球m2放在斜槽末端边缘处,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,使它们发生碰撞,记下小球m1和m2在斜面上的落点位置。
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离,图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为LD、LE、LF。
(1)小球m1和m2发生碰撞后,m1的落点是图中的______点,m2的落点是图中的________点。
(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式______________________,则说明碰撞中动量守恒。
(3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式______________________,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。
(1)D F (2) (3)m1LE=m1LD+m2LF
【解析】:(1)由题意可知,m1的落点是D点,m2的落点是F点。
(2)设斜面BC的倾角为θ,小球从斜面顶端平抛落到斜面上,两者距离为L,由平抛运动的知识可知:
Lcos θ=vt,Lsin θ=gt2,联立得:,由于θ、g都是恒量,所以,故动量守恒的表达式可以化简为:。
(3)根据弹性碰撞条件可得,机械能守恒的表达式可以化简为m1LE=m1LD+m2LF即可。