题目内容

在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差（　　）
A、导轨安放不水平B、小车上挡光板倾斜C、两小车质量不相等D、两小车碰后连在一起
分析：在探究碰撞中的不变量时，需要验证两个滑块系统的动量守恒，从该原理出发考虑误差情况．
解答：解：A、导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差，故A正确；
B、挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差；故B正确；
C、两小车质量不相等，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故C错误；
D、两小车碰后连在一起是完全非弹性碰撞，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故D错误；
故选：AB．
点评：本题关键是从实验原理角度分析误差情况，注意是用极短时间内的平均速度表示瞬时速度的，基础问题．
练习册系列答案
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我们可以利用气垫导轨、光电门及计时器和滑块来探究两物体发生完全非弹性碰撞时动量变化的规律，如图所示，将滑块前端沾上橡皮泥（橡皮泥质量不计），只在滑块1（质量为230g）上安装U型挡光片（如图单边加中间宽度d为0.03m），把滑块2（质量为216g）放在两个光电门之间，先给滑块1某一初速度，通过光电门B后与滑块2相碰撞，并粘合在一起通过光电门A，由电子计时器读出两次时间间隔分别为0.05342s和0.10500s．则碰前滑块1的动量为P1=
0.129kgm/s
0.129kgm/s
；碰撞后，两滑块一起运动时的总动量为P2=
0.127kgm/s
0.127kgm/s
．（结果保留三位小数）
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、滑块、弹射架、光电门等组成．
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（l）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③接通光电计时器；
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；
⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门后依次被制动；
⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电门1的挡光时间△t1=10.01ms，通过光电门2的挡光时间△t2=49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间△t3=8.35ms；
⑧测出挡光片的宽度d=5mm，测得滑块1（包括撞针）的质量为ml=300g，滑块2（包括弹簧）质量为m2=200g；
（2）数据处理与实验结论：
①实验中气垫导轨的作用是
 

②碰撞前滑块l的速度vl为
 
m/s；碰撞后滑块1的速度v2为
 
m/s；滑块2的速度v3为
 
 m/s；（结果保留两位有效数字）
③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．（至少回答2个不变量）．
a．
 
b．
 
．
某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示．实验过程如下（“+、-”表示速度方向）：
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表1 碰前 碰后
滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2
速度v（m?s-1） +0.110 0 0 +0.108
实验1  使m1=m2=0.25kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后两个滑块分开．数据如表1．根据这个实验可推知，在实验误差允许的范围内：
（1）碰前物体的速度
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体的速度；
（2）碰前物体的动能
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体的动能；
（3）碰前物体的质量m与速度v的乘积mv
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量m与速度v的乘积mv．
表2 碰前 碰后
滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2
速度v（m?s-1） +0.140 0 +0.069 +0.069
实验2  使m1=m2=0.25kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后m1、m2一起运动．数据如表2．根据这个实验可推知
（1）碰前物体的速度
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和；
（2）碰前物体的动能
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和；
（3）碰前物体的质量m与速度v的乘积mv
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和．
表3 碰前 碰后
滑块m1 滑块m2 滑块m1 滑块m2
速度v（m?s-1） +0.120 0 -0.024 +0.070
实验3  使2m1=m2=0.5kg，让运动的m1碰静止的m2，碰后m1、m2分开．数据如表3．根据实验数据可推知，在误差允许范围内：
（1）碰前物体的速度
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和；
（2）碰前物体的动能
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和；
（3）碰前物体的质量m与速度v的乘积mv
 
（填“等于”或“不等于”）碰后物体的质量m与速度v的乘积mv的矢量和．
还进行了其他情景的实验，最终在实验中发现的“不变量”是
 
．
（4）在“探究碰撞中的不变量”实验中，关于实验结论的说明，正确的是
 

A．只需找到一种情景的“不变量”即可，结论对其他情景也同样适用
B．只找到一种情景的“不变量”还不够，其他情景未必适用
C．实验中要寻找的“不变量”必须在各种碰撞情况下都不改变
D．进行有限次实验找到的“不变量”，具有偶然性，结论还需要检验．

我们可以利用气垫导轨、光电门及计时器和滑块来探究两物体发生完全非弹性碰撞时动量变化的规律，如图所示，将滑块前端沾上橡皮泥（橡皮泥质量不计），只在滑块1(质量为230g)上安装U型挡光片(如图单边加中间宽度d为0．03m)，把滑块2(质量为216g)放在两个光电门之间，先给滑块1某一初速度，通过光电门B后与滑块2相碰撞，并粘合在一起通过光电门A，由电子计时器读出两次时间间隔分别为0．05342s和0．10500s。则碰前滑块1的动量为P1=            ；碰撞后，两滑块一起运动时的总动量为P2=              。（结果保留三位小数）

 

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