Question

【題目】某同學利用氣墊導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）：

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．數據如表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）根據這個實驗可推知，在實驗誤差允許的范圍內：

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

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．數據如表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碰前物體的質量m與速度v的乘積mv________（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質量m與速度v的乘積mv的矢量和．

實驗3 使2m1＝m2＝0.5kg，讓運動的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2分開．數據如表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）根據實驗數據可推知，在誤差允許范圍內：

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

（4）還進行了其他情景的實驗，最終在實驗中發現的“不變量”是________．

（5）在“探究碰撞中的不變量”實驗中，關于實驗結論的說明，正確的是________．

A．只需找到一種情景的“不變量”即可，結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，結論還需要檢驗

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 質量和速度的乘積 BCD

【解析】（1）從表格中數據看出，碰撞前后的質量相同，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，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動量相等．碰前的動能為：碰后的動能為：,在誤差允許的范圍內動能不相等．

（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．碰后的動能，在誤差允許的范圍內動能不等．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，動量相等．綜上所述，最終在實驗中發現的“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，得出的結論需要檢驗．故BCD正確，A錯誤.