Question

【題目】 某同學用如圖甲所示的裝置來驗證動量守恒定律，該裝置由水平長木板及固定在木板一端的硬幣發(fā)射器組成，硬幣發(fā)射器包括支架、彈片及彈片釋放裝置，釋放彈片可將硬幣以某一初速度彈出。已知一元硬幣和五角硬幣與長木板間動摩擦因數相同，主要實驗步驟如下：

①將一元硬幣置于發(fā)射槽口，釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，硬幣沿著長木板中心線運動，在長木板中心線的適當位置取一點O，測出硬幣停止滑動時硬幣右側到O點的距離。再從同一位置釋放彈片將硬幣發(fā)射出去，重復多次，取該距離的平均值記為x1，如圖乙所示；

②將五角硬幣放在長木板上，使其左側位于O點，并使其直徑與中心線重合，按步驟①從同一位置釋放彈片，重新彈射一元硬幣，使兩硬幣對心正碰，重復多次，分別測出兩硬幣碰后停止滑行時距O點距離的平均值x2和x3，如圖丙所示。

（1）為完成該實驗，除長木板，硬幣發(fā)射器，一元及五角硬幣，刻度尺外，還需要的器材為_________。

（2）實驗中還需要測量的物理量為______________。驗證動量守恒定律的表達式為_________________（用測量物理量對應的字母表示）。

Answer 1

【答案】天平 一元硬幣的質量為m1，五角硬幣的質量為m2

【解析】

（1）[1]動量為質量和速度的乘積，該實驗要驗證質量不等的兩物體碰撞過程中動量守恒，需測量兩物體的質量和碰撞前后的速度，因此除給定的器材外，還需要的器材為天平。

（2）[2][3]測出一元硬幣的質量為m1，五角硬幣的質量為m2，一元硬幣以速度v1被彈射出去后，由動能定理可得

解得，當一元硬幣以速度v1與五角硬幣碰撞后，速度分別為v2、v3，由動能定理可得

解得一元硬幣碰后速度，五角硬幣碰后的速度為，若碰撞過程動量守恒則需滿足，代入數據可得