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”，實驗裝置如圖所示．實驗過程如下（“+、-”表示速度方向）：
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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 +0.108
實驗1  使m1=m2=0.25kg，讓運動的m1碰靜止的m2，碰后兩個滑塊分開．?dāng)?shù)據(jù)如表1．根據(jù)這個實驗可推知，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)：
（1）碰前物體的速度
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物體的速度；
（2）碰前物體的動能
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物體的動能；
（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．
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
實驗2  使m1=m2=0.25kg，讓運動的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2一起運動．?dāng)?shù)據(jù)如表2．根據(jù)這個實驗可推知
（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）碰前物體的動能
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物體動能的和；
（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．
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 +0.070
實驗3  使2m1=m2=0.5kg，讓運動的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2分開．?dāng)?shù)據(jù)如表3．根據(jù)實驗數(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）碰前物體的動能
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物體動能的和；
（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．
還進行了其他情景的實驗，最終在實驗中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是
 
．
（4）在“探究碰撞中的不變量”實驗中，關(guān)于實驗結(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．實驗中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變
D．進行有限次實驗找到的“不變量”，具有偶然性，結(jié)論還需要檢驗．
分析：根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，判斷碰撞前后速度、動量、動能的關(guān)系，看是否相等．從中探究出不變量．
解答：解：（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，動能相等，動量相等．
（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．
碰前的動量為：
P1=0.25×0.140kg．m/s=0.035kg．m/s
碰后的動量為：P2=0.25×0.069×2kg．m/s=0.0345kg．m/s，在誤差允許的范圍內(nèi)動量相等．
碰前的動能為：Ek1=
1
2
×0.25×0.142J=0.00245J
碰后的動能為：Ek2=
1
2
×0.25×0.0692×2J=0.00119J
在誤差允許的范圍內(nèi)動能不相等．
（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．
碰前的動能Ek1=
1
2
×0.25×0.122J=0.0018J．碰后的動能Ek2=
1
2
×0.25×0.0242+
1
2
×0.5×0.072J=0.0013J，在誤差允許的范圍內(nèi)動能不等．
碰前的動量P1=0.25×0.12kg．m/s=0.03kg．m/s，碰后的動量P2=-0.25×0.024+0.5×0.07=0.029kg．m/s，則誤差允許的范圍內(nèi)，動量相等．
綜上所述，最終在實驗中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是動量．
（4）在“探究碰撞中的不變量”實驗中，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，有限次實驗偶然性較大，得出的結(jié)論需要檢驗．故BCD正確，A錯誤．
故選BCD．
故答案為：（1）等于，等于，等于；（2）等于，不等于，等于；（3）不等于，不等于，等于，動量；（4）BCD．
點評：本實驗考查探究碰撞過程中的不變量，掌握探究的方法，知道探究的不變量不能僅在一種情景下適用，要在各種碰撞中都適用．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2008?東莞一模）（1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，實驗裝置如圖，有一位同學(xué)保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過實驗測量作出了圖乙、丙兩幅圖．

①A圖線不通過坐標(biāo)原點的原因是
沒有平衡摩擦，或平衡摩擦不夠
沒有平衡摩擦，或平衡摩擦不夠
．
②A圖上部彎曲的原因是
砂和砂桶的總質(zhì)量不滿足遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量
砂和砂桶的總質(zhì)量不滿足遠小于小車和砝碼的總質(zhì)量
．
③B圖線在縱軸上有截距的原因是
平衡摩擦力太過
平衡摩擦力太過
．
（2）某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做驗證牛頓運動定律的實驗，步驟是：
①調(diào)平氣墊導(dǎo)軌，在通氣情況下滑塊在導(dǎo)軌上不移動，然后關(guān)掉氣源
②將兩個光電門裝在氣墊導(dǎo)軌上（距導(dǎo)軌兩端均還有一定的距離），并記下兩個光電門間的距離L
③測出遮光片的寬度d，將遮光片裝在滑塊上
④將氣墊導(dǎo)軌的一端墊上一定厚度的墊片，使氣墊導(dǎo)軌兩端的高度差為h
⑤接通氣源，讓滑塊從導(dǎo)軌的一端由靜止開始下滑，記下滑塊先后經(jīng)過兩光電門的遮光時間t1、t2（均為毫秒級）
⑥改變墊片的厚度，使氣墊導(dǎo)軌兩端的高度差分別為2h、3h、…重復(fù)實驗
請回答以下問題：
A．該同學(xué)根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門時的速度，其表達式是V1=
d
t1
d
t1
V2=
d
t2
d
t2

B．該同學(xué)根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門這段位移的加速度，其表達式是a=
1
2L
(
d2
t
2
2
-
d2
t
2
1
)
1
2L
(
d2
t
2
2
-
d2
t
2
1
)
（用直接測得的物理量字母表示）
C．該同學(xué)通過實驗得到了一組數(shù)據(jù)（見表），請你在坐標(biāo)紙中做出a-h圖象，從圖象中得到a與h的關(guān)系是：
加速度a與h成正比
加速度a與h成正比
．
序號 墊高（cm）
.
a
(m/s2)
1 6.00 0.437
2 5.50 0.398
3 5.00 0.364
4 4.50 0.330
5 4.00 0.289
6 3.50 0.253
7 3.00 0.217
D．該同學(xué)由以上關(guān)系下結(jié)論說：在質(zhì)量不變的情況下，滑塊的加速度與所受合外力成正比，該同學(xué)的依據(jù)是
小車受合外力為：F=mgsinθ=mg
h
s
（s為氣墊導(dǎo)軌的長），F(xiàn)與h成正比，故a與F成正比
小車受合外力為：F=mgsinθ=mg
h
s
（s為氣墊導(dǎo)軌的長），F(xiàn)與h成正比，故a與F成正比
．

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科目：高中物理 來源：不詳 題型：問答題

（1）在“驗證牛頓第二定律”的實驗中，實驗裝置如圖，有一位同學(xué)保持小車質(zhì)量不變的情況下，通過實驗測量作出了圖乙、丙兩幅圖．

精英家教網(wǎng)

①A圖線不通過坐標(biāo)原點的原因是______．
②A圖上部彎曲的原因是______．
③B圖線在縱軸上有截距的原因是______．
（2）某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做驗證牛頓運動定律的實驗，步驟是：
①調(diào)平氣墊導(dǎo)軌，在通氣情況下滑塊在導(dǎo)軌上不移動，然后關(guān)掉氣源
②將兩個光電門裝在氣墊導(dǎo)軌上（距導(dǎo)軌兩端均還有一定的距離），并記下兩個光電門間的距離L
③測出遮光片的寬度d，將遮光片裝在滑塊上
④將氣墊導(dǎo)軌的一端墊上一定厚度的墊片，使氣墊導(dǎo)軌兩端的高度差為h
⑤接通氣源，讓滑塊從導(dǎo)軌的一端由靜止開始下滑，記下滑塊先后經(jīng)過兩光電門的遮光時間t1、t2（均為毫秒級）
⑥改變墊片的厚度，使氣墊導(dǎo)軌兩端的高度差分別為2h、3h、…重復(fù)實驗
請回答以下問題：
A．該同學(xué)根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門時的速度，其表達式是V1=______V2=______
B．該同學(xué)根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門這段位移的加速度，其表達式是a=______（用直接測得的物理量字母表示）
C．該同學(xué)通過實驗得到了一組數(shù)據(jù)（見表），請你在坐標(biāo)紙中做出a-h圖象，從圖象中得到a與h的關(guān)系是：______．
序號 墊高（cm）
.
a
(m/s2)
1 6.00 0.437
2 5.50 0.398
3 5.00 0.364
4 4.50 0.330
5 4.00 0.289
6 3.50 0.253
7 3.00 0.217
D．該同學(xué)由以上關(guān)系下結(jié)論說：在質(zhì)量不變的情況下，滑塊的加速度與所受合外力成正比，該同學(xué)的依據(jù)是______．

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科目：高中物理 來源：專項題 題型：實驗題

某同學(xué)在氣墊導(dǎo)軌上利用打點計時器驗證機械能守恒定律。讓質(zhì)量為2 kg的物塊拖著紙帶在氣墊導(dǎo)軌上由靜止開始下滑，為增加計數(shù)點的間距，將導(dǎo)軌與水平面成30°角傾斜放置，已知電源頻率為50 Hz。實驗得到了如圖所示的一條理想紙帶，每隔兩個點取一個計數(shù)點，并用米尺測出了各計數(shù)點到起點O之間的距離，數(shù)據(jù)已標(biāo)注在圖中。(g取9.8 m/s2)
(1)由圖中數(shù)據(jù)可知vC=___________m/s；
(2)打點計時器打下C點時，物塊的重力勢能的減少量為___________J，動能為___________J，由此可得出結(jié)論：___________。

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科目：高中物理 來源： 題型：

（08年姜堰市第二中學(xué)三模）（10分）某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究加速度與質(zhì)量和力的關(guān)系”實驗，步驟是：

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


①     調(diào)平氣墊導(dǎo)軌，在通氣情況下滑塊在導(dǎo)軌上不移動，然后關(guān)掉氣源

②     將兩個光電門裝在氣墊導(dǎo)軌上（距導(dǎo)軌兩端均還有一定的距離），并記下兩個光電門間的距離L

③     測出遮光片的寬度d，將遮光片裝在滑塊上

④     將氣墊導(dǎo)軌的一端墊上一定厚度的墊片，使氣墊導(dǎo)軌兩端的高度差為h

⑤       接通氣源，讓滑塊從導(dǎo)軌的一端由靜止開始下滑，記下滑塊先后經(jīng)過兩光電門的遮光時間t1、t2（均為毫秒級）

⑥     改變墊片的厚度，使氣墊導(dǎo)軌兩端的高度差分別為2h、3h、……重復(fù)實驗

請回答以下問題：

 

（1）用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，卡尺數(shù)如圖所示，則d ＝            cm。

（2）該同學(xué)根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門時的速度，其表達式是

V1=_________________   V2=__________________(用直接測得的物理量字母表示)

（3）該同學(xué)根據(jù)以上實驗可以求出滑塊經(jīng)過兩個光電門這段位移的加速度，其表達式是a=                     (用直接測得的物理量字母表示)

（4）該同學(xué)通過實驗得到了一組數(shù)據(jù)（見下表），請你在坐標(biāo)紙中做出a-h圖像，從圖像中得到a與h的關(guān)系是：_______________________________________.

 

 

（5）該同學(xué)由以上關(guān)系下結(jié)論說：在質(zhì)量不變的情況下，滑塊的加速度與所受合外力成正比，該同學(xué)的依據(jù)是                                         .

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同步練習(xí)冊答案