用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律,实验装置如图8所示,斜槽与水平槽圆滑连接.安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重锤线所指的位置O.接下来的实验步骤如下: 不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上.重复多次,用尽可能小的圆, 把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置; 把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使 用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置; 用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离,即线段OM、OP、ON的长度.怎样判断哪个是哪个球的落点满足m1=2m2 没有说能量守恒
答案:
n点是碰撞后小球2的落点。
p点是小球1从斜槽上A点由静止滚下时的落点。
m是碰撞后小球1的落点。
分析:
因为平抛运动的下落高度一样,因此下落的时间一样;
又因为平抛运动的初始位置一样,
所以比较距离就是比较各个小球做平抛运动的初始速度。
下面是求小球平抛的初始速度:
在两实验中,a求落下的高度没变,因此a球到达滑槽末端的速度不变,因此这两组实验的两个系统在开始平抛运动时的初始动量一样
因此在两组实验中,有 m1·v11=m1·v21+m2·v22
(v的第一个后缀是实验序号,第二个是小球序号)
∵ m1=2m2
∴ 2v11=2v21+v22
没说机械能守恒的话就在守恒公式里加个恢复系数e,最后得到
即
v21=(2-e)v11/3
v22=2(1+e)v11/3
当e=1时为完全弹性碰撞,机械能守恒
v21=v11/3
v22=4v11/3
当e=0时,为完全非弹性碰撞,两球粘合。
v21=v22=2v11/3
可以看出,不管e如何变化,碰撞后的1球速度v21均为最小,对应m点。
在e=1时碰撞后的2球速度大于小球1从斜槽上A点由静止滚下时的速度,
因此
n点是碰撞后小球2的落点。
p点是小球1从斜槽上A点由静止滚下时的落点。
而e=0时碰撞后小球2的速度小于小球1从斜槽上A点由静止滚下时的速度。
此时
n点是小球1从斜槽上A点由静止滚下时的落点。
p点是碰撞后小球2的落点。
由此可见必定存在一个e值使v22=v11
这里我就不求了,设那个e值为e0。
所以完整结论应该是
设恢复系数系数为e
e=0时
n点是小球1从斜槽上A点由静止滚下时的落点。
p、m点重合,是碰撞后两球共同的落点。
0<e<e0时
n点是小球1从斜槽上A点由静止滚下时的落点。。
p点是碰撞后小球2的落点
m是碰撞后小球1的落点。
e=e0时
n点p点重合,是小球1从斜槽上A点由静止滚下的落点与碰撞后小球2的落点。
m是碰撞后小球1的落点。
e0<e≤1时 n点是碰撞后小球2的落点。
p点是小球1从斜槽上A点由静止滚下时的落点。
m是碰撞后小球1的落点。
然而显然你在高中遇到的题不会这么麻烦
所以我觉得你们老师应该说过默认情况下小球碰撞问题均视为完全弹性碰撞(机械能守恒),没说过也是出这题的人觉得高中都是完全弹性碰撞所以忘给这条件了。
总之此时取e=1
最终结论是:
n点是碰撞后小球2的落点。
p点是小球1从斜槽上A点由静止滚下时的落点。
m是碰撞后小球1的落点。