碰撞中的不變數實驗裝置

A. 「探究碰撞中的不變數」的實驗中：（1）入射小球m1=15g，原靜止的被碰小球m2=10g，由實驗測得它們在碰撞

（1）由圖1所示圖象可知，碰撞前球1的速度：v₁=

x1

t1

=

0.2

0.2

=1m/s，
碰撞後，球的速度：v₁′=

x1′

t1′

=

0.30?0.20

0.4?0.2

=0.5m/s，v₂′=

x2′

t2′

=

0.35?0.20

0.4?0.2

=0.75m/s，
入射小球碰撞後的m₁v′₁=0.015×0.5=0.0075kg?m/s，入射小球碰撞前的m₁v₁=0.015×1=0.015kg?m/s，
被碰撞後的m₂v′₂=0.01×0.75=0.075kg?m/s，碰撞前系統總動量p=m₁v₁=0.015kg?m/s，
碰撞後系統總動量p′=m₁v′₁+m₂v′₂=0.015kg?m/s，p′=p，由此可知：碰撞過程中動量守恆；
（2）A、「驗證動量守恆定律」的實驗中，是通過平拋運動的基本規律求解碰撞前後的速度的，只要離開軌道後做平拋運動，對斜槽是否光滑沒有要求，故A錯誤；
B、要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故B正確；
C、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止滾下，故C正確；
D、為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰後不反彈，要求m_a＞m_b，r_a=r_b，故D正確．故選BCD．
（3）要驗證動量守恆定律定律即：m_av₀=mav₁+m_bv₂，小球做平拋運動，根據平拋運動規律可知根據兩小球運動的時間相同，上式可轉換為：m_av₀t=m_av₁t+m_bv₂t，
故需驗證m_aOP=m_aOM+m_bON，因此ABD錯誤，C正確．故選C．
故答案為：（1）0.0075；0.015；0.0075；碰撞過程中動量守恆；（2）BCD；（3）C．

B. 如圖所示「為探究碰撞中的不變數」的實驗裝置示意圖．（1）本實驗中，實驗必須要求的條件是______A．斜槽

（1）A、「驗證動量守恆定律」的實驗中，是通過平拋運動的基本規律求解碰撞前後的速度的，只要離開軌道後做平拋運動，對斜槽是否光滑沒有要求，故A錯誤；
B、要保證每次小球都做平拋運動，則軌道的末端必須水平，故B正確；
C、要保證碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要從同一高度由靜止滾下，故C正確；
D、為了保證小球碰撞為對心正碰，且碰後不反彈，要求m_a＞m_b，r_a=r_b，故D正確．
故選BCD．
（2）要驗證動量守恆定律定律即：m_av₀=mav₁+m_bv₂
小球做平拋運動，根據平拋運動規律可知根據兩小球運動的時間相同，上式可轉換為：
m_av₀t=m_av₁t+m_bv₂t
故需驗證m_aOP=m_aOM+m_bON，因此ABD錯誤，C正確．
故選C．

C. 某同學利用氣墊導軌做「探究碰撞中的不變數」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、

①a、大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差．
b、保證兩個滑塊專的碰屬撞是一維的．
②滑塊1碰撞之前的速度v₁=

d

△t1

=

5×10?3

10.01

=0.50m/s；
滑塊1碰撞之後的速度v₂=

d

△t2

=

5×10?3

0.0499

=0.10m/s；
滑塊2碰撞後的速度v₃=

d

△t3

=

5×10?3

8.35×10?3

=0.60m/s；
③a、系統碰撞前後總動量不變．
原因：系統碰撞之前的動量m₁V₁=0.15kgm/s系統碰撞之後的動量m₁V₂+m₂V₃=0.15kgm/s
b．碰撞前後總動能不變．
原因：碰撞前的總動能E_k1=m₁V₁²/2=0.0375J碰撞之後的總動能E_k2=m₁V₂²/s+m₂V₃²/2=0.0375J，
所以碰撞前後總動能相等．
c．碰撞前後質量不變．
故本題答案為：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、系統碰撞前後總動量不變．b．碰撞前後總動能不變．c．碰撞前後質量不變．

D. 某同學利用氣墊導軌做「探究碰撞中的不變數」的實驗汽墊導軌裝置如圖所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑

（1）a．大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差；b．保證兩個滑塊的版碰撞權是一維的 （2）0.50，0.10，0.60 （3）a．碰撞前後總動量不變 原因：碰前m 1 V 1 ＋0=0.15kgm/s，碰後m 1 V 2 +m 2 V 3 =0.15kgm/s，兩者相等； b．碰撞前後總動能不變 原因：碰前總動能E k1 =m 1 V 1 2 /2=0.0375J，碰後總動能E k2 =m 1 V 2 2 /2+m 2 V 3 2 /2=0.0375J，所以碰撞前後總動能相等； c．碰撞前後質量不變