Question

【題目】某同學利用氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗；氣墊導軌裝置如圖所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架、光電門等組成。

(1)下面是實驗的主要步驟：

①安裝好氣墊導軌，調節氣墊導軌的調節旋鈕，使導軌水平；

②向氣墊導軌通入壓縮空氣；

③接通光電計時器；

④把滑塊2靜止放在氣墊導軌的中間；

⑤滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；

⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門2后依次被制動；

⑦讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為：滑塊1通過光電門1的擋光時間Δt1＝10.01 ms，通過光電門2的擋光時間Δt2＝49.99 ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間Δt3＝8.35 ms；

⑧測出擋光片的寬度d＝5 mm，測得滑塊1(包括撞針)的質量為m1＝300 g，滑塊2(包括彈簧)的質量為m2＝200 g；

(2)數據處理與實驗結論：

①實驗中氣墊導軌的作用是：

A．_______________________________________________________________________；

B．_______________________________________________________________________。

②碰撞前滑塊1的速度v1為________ m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為________ m/s，滑塊2的速度v3為________ m/s；(結果保留兩位有效數字)

③在誤差允許的范圍內，通過本實驗，同學們可以探究出哪些物理量是不變的？通過對實驗數據的分析說明理由。(至少回答2個不變量)。

a．______________________________________________________________________；

b．______________________________________________________________________。

Answer 1

【答案】 ①A.大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差． B.保證兩個滑塊的碰撞是一維的． ②0.50 0.10 0.60 ③a.兩滑塊質量與速度的乘積之和不變．

b.兩滑塊質量與速度平方的乘積之和不變． c.系統碰撞前后質量不變．

【解析】（1）①a、大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差．
b、保證兩個滑塊的碰撞是一維的．
②滑塊1碰撞之前的速度 ；
滑塊1碰撞之后的速度 ；
滑塊2碰撞后的速度 ；
③a、系統碰撞前后總動量不變．
原因：系統碰撞之前的動量m1V1=0.15kgm/s系統碰撞之后的動量m1V2+m2V3=0.15kgm/s
b．碰撞前后總動能不變．
原因：碰撞前的總動能Ek1=m1V12/2=0.0375J碰撞之后的總動能Ek2=m1V22/s+m2V32/2=0.0375J，
所以碰撞前后總動能相等．
c．碰撞前后質量不變．