Question

【題目】某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌上滑塊間的碰撞來尋找物體相互作用過程中的“不變量”，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)過程如下（“＋、－”表示速度方向）：

實(shí)驗(yàn)1 使m1＝m2＝0.25kg，讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2，碰后兩個(gè)滑塊分開．?dāng)?shù)據(jù)如表1．

表1

	碰前		碰后
	滑塊m1	滑塊m2	滑塊m1	滑塊m2
速度v/（m·s-1）	＋0.110	0	0	＋0.109

（1）根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可推知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)：

①碰前物體的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后物體的速度；

②碰前物體的動(dòng)能________（填“等于”或“不等于”）碰后物體的動(dòng)能；

③碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv________（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv．

實(shí)驗(yàn)2 使m1＝m2＝0.25kg，讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2一起運(yùn)動(dòng)．?dāng)?shù)據(jù)如表2．

表2

	碰前		碰后
	滑塊m1	滑塊m2	滑塊m1	滑塊m2
速度v/（m·s-1）	＋0.140	0	＋0.069	＋0.069

（2）根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可推知

①碰前物體的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后物體速度的矢量和；

②碰前物體的動(dòng)能________（填“等于”或“不等于”）碰后物體動(dòng)能的和；

③碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv________（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和．

實(shí)驗(yàn)3 使2m1＝m2＝0.5kg，讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2分開．?dāng)?shù)據(jù)如表3．

表3

	碰前		碰后
	滑塊m1	滑塊m2	滑塊m1	滑塊m2
速度v/（m·s-1）	＋0.120	0	－0.024	＋0.071

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可推知，在誤差允許范圍內(nèi)：

①碰前物體的速度________（填“等于”或“不等于”）碰后物體速度的矢量和；

②碰前物體的動(dòng)能________（填“等于”或“不等于”）碰后物體動(dòng)能的和；

③碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv________（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和．

（4）還進(jìn)行了其他情景的實(shí)驗(yàn)，最終在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是________．

（5）在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說明，正確的是________．

A．只需找到一種情景的“不變量”即可，結(jié)論對(duì)其他情景也同樣適用

B．只找到一種情景的“不變量”還不夠，其他情景未必適用

C．實(shí)驗(yàn)中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變

D．進(jìn)行有限次實(shí)驗(yàn)找到的“不變量”，具有偶然性，結(jié)論還需要檢驗(yàn)

Answer 1

【答案】 等于 等于 等于 等于 不等于 等于 不等于 不等于 等于 質(zhì)量和速度的乘積 BCD

【解析】（1）從表格中數(shù)據(jù)看出，碰撞前后的質(zhì)量相同，碰撞前后物體的速度與碰撞后速度相等，動(dòng)能相等，動(dòng)量相等．

（2）碰前的速度為v1=0.140m/s，碰后的速度為v2=0.069+0.069m/s=0.138m/s，在誤差允許的范圍內(nèi)，速度相等．碰前的動(dòng)量為：P1=0.25×0.140kg．m/s=0.035kg．m/s碰后的動(dòng)量為：P2=0.25×0.069×2kg．m/s=0.0345kg．m/s，在誤差允許的范圍內(nèi)動(dòng)量相等．碰前的動(dòng)能為：碰后的動(dòng)能為：,在誤差允許的范圍內(nèi)動(dòng)能不相等．

（3）碰前的速度為v1=0.120m/s，碰后的速度v2=-0.024+0.070m/s=0.046m/s，知速度不相等．碰前的動(dòng)能．碰后的動(dòng)能，在誤差允許的范圍內(nèi)動(dòng)能不等．碰前的動(dòng)量P1=0.25×0.12kg．m/s=0.03kg．m/s，碰后的動(dòng)量P2=-0.25×0.024+0.5×0.07=0.029kg．m/s，則誤差允許的范圍內(nèi)，動(dòng)量相等．綜上所述，最終在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是動(dòng)量．

（4）在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，只找到一種情景的“不變量”還不夠，其他情景未必適用，必須在各種碰撞的情況下都不改變，有限次實(shí)驗(yàn)偶然性較大，得出的結(jié)論需要檢驗(yàn)．故BCD正確，A錯(cuò)誤.