碰撞中的不变量实验装置

A. “探究碰撞中的不变量”的实验中：（1）入射小球m1=15g，原静止的被碰小球m2=10g，由实验测得它们在碰撞

（1）由图1所示图象可知，碰撞前球1的速度：v₁=

x1

t1

=

0.2

0.2

=1m/s，
碰撞后，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，
入射小球碰撞后的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，
被碰撞后的m₂v′₂=0.01×0.75=0.075kg?m/s，碰撞前系统总动量p=m₁v₁=0.015kg?m/s，
碰撞后系统总动量p′=m₁v′₁+m₂v′₂=0.015kg?m/s，p′=p，由此可知：碰撞过程中动量守恒；
（2）A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
C、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；
D、为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求m_a＞m_b，r_a=r_b，故D正确．故选BCD．
（3）要验证动量守恒定律定律即：m_av₀=mav₁+m_bv₂，小球做平抛运动，根据平抛运动规律可知根据两小球运动的时间相同，上式可转换为：m_av₀t=m_av₁t+m_bv₂t，
故需验证m_aOP=m_aOM+m_bON，因此ABD错误，C正确．故选C．
故答案为：（1）0.0075；0.015；0.0075；碰撞过程中动量守恒；（2）BCD；（3）C．

B. 如图所示“为探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．（1）本实验中，实验必须要求的条件是______A．斜槽

（1）A、“验证动量守恒定律”的实验中，是通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度的，只要离开轨道后做平抛运动，对斜槽是否光滑没有要求，故A错误；
B、要保证每次小球都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，故B正确；
C、要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故C正确；
D、为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求m_a＞m_b，r_a=r_b，故D正确．
故选BCD．
（2）要验证动量守恒定律定律即：m_av₀=mav₁+m_bv₂
小球做平抛运动，根据平抛运动规律可知根据两小球运动的时间相同，上式可转换为：
m_av₀t=m_av₁t+m_bv₂t
故需验证m_aOP=m_aOM+m_bON，因此ABD错误，C正确．
故选C．

C. 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、

①a、大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．
b、保证两个滑块专的碰属撞是一维的．
②滑块1碰撞之前的速度v₁=

d

△t1

=

5×10?3

10.01

=0.50m/s；
滑块1碰撞之后的速度v₂=

d

△t2

=

5×10?3

0.0499

=0.10m/s；
滑块2碰撞后的速度v₃=

d

△t3

=

5×10?3

8.35×10?3

=0.60m/s；
③a、系统碰撞前后总动量不变．
原因：系统碰撞之前的动量m₁V₁=0.15kgm/s系统碰撞之后的动量m₁V₂+m₂V₃=0.15kgm/s
b．碰撞前后总动能不变．
原因：碰撞前的总动能E_k1=m₁V₁²/2=0.0375J碰撞之后的总动能E_k2=m₁V₂²/s+m₂V₃²/2=0.0375J，
所以碰撞前后总动能相等．
c．碰撞前后质量不变．
故本题答案为：①a、大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．b、保证两个滑块的碰撞是一维的．
②0.50，0.10，0.60
③a、系统碰撞前后总动量不变．b．碰撞前后总动能不变．c．碰撞前后质量不变．

D. 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验汽垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑

（1）a．大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差；b．保证两个滑块的版碰撞权是一维的 （2）0.50，0.10，0.60 （3）a．碰撞前后总动量不变 原因：碰前m 1 V 1 ＋0=0.15kgm/s，碰后m 1 V 2 +m 2 V 3 =0.15kgm/s，两者相等； b．碰撞前后总动能不变 原因：碰前总动能E k1 =m 1 V 1 2 /2=0.0375J，碰后总动能E k2 =m 1 V 2 2 /2+m 2 V 3 2 /2=0.0375J，所以碰撞前后总动能相等； c．碰撞前后质量不变