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(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)1  使m1=m2=0.25kg,讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2,碰后兩個(gè)滑塊分開.?dāng)?shù)據(jù)如表1.根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可推知,在實(shí)驗(yàn)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(dòng)能
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物體的動(dòng)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(shí)驗(yàn)2  使m1=m2=0.25kg,讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2,碰后m1、m2一起運(yùn)動(dòng).?dāng)?shù)據(jù)如表2.根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)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(dòng)能
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物體動(dòng)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(shí)驗(yàn)3  使2m1=m2=0.5kg,讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2,碰后m1、m2分開.?dāng)?shù)據(jù)如表3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(dòng)能
 
(填“等于”或“不等于”)碰后物體動(dòng)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(jìn)行了其他情景的實(shí)驗(yàn),最終在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是
 

(4)在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中,關(guān)于實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)驗(yàn)中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變
D.進(jìn)行有限次實(shí)驗(yàn)找到的“不變量”,具有偶然性,結(jié)論還需要檢驗(yàn).
分析:根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),判斷碰撞前后速度、動(dòng)量、動(dòng)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(dòng)能相等,動(dòng)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(dòng)量為:
P1=0.25×0.140kg.m/s=0.035kg.m/s
碰后的動(dòng)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(dòng)量相等.
碰前的動(dòng)能為:Ek1=
1
2
×0.25×0.142J=0.00245J

碰后的動(dòng)能為:Ek2=
1
2
×0.25×0.0692×2J=0.00119
J
在誤差允許的范圍內(nèi)動(dòng)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(dòng)能Ek1=
1
2
×0.25×0.122J=0.0018J
.碰后的動(dòng)能Ek2=
1
2
×0.25×0.0242+
1
2
×0.5×0.072
J=0.0013J,在誤差允許的范圍內(nèi)動(dòng)能不等.
碰前的動(dòng)量P1=0.25×0.12kg.m/s=0.03kg.m/s,碰后的動(dòng)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(dòng)量相等.
綜上所述,最終在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是動(dòng)量.
(4)在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)偶然性較大,得出的結(jié)論需要檢驗(yàn).故BCD正確,A錯(cuò)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(dòng)量;(4)BCD.
點(diǎn)評(píng):本實(shí)驗(yàn)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(cè)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(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)測(cè)量作出了圖乙、丙兩幅圖.

①A圖線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn),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(dòng),然后關(guān)掉氣源
②將兩個(gè)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(gè)光電門間的距離L
③測(cè)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(shí)間t1、t2(均為毫秒級(jí))
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(shí)驗(yàn)
請(qǐng)回答以下問題:
A.該同學(xué)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)可以求出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)的速度,其表達(dá)式是V1=
d
t1
d
t1
V2=
d
t2
d
t2

B.該同學(xué)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)可以求出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門這段位移的加速度,其表達(dá)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(cè)得的物理量字母表示)
C.該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到了一組數(shù)據(jù)(見表),請(qǐng)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(hào) 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(zhǎng)),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(zhǎng)),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(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(diǎn)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(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律的實(shí)驗(yàn),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(dòng),然后關(guān)掉氣源
②將兩個(gè)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(gè)光電門間的距離L
③測(cè)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(shí)間t1、t2(均為毫秒級(jí))
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(shí)驗(yàn)
請(qǐng)回答以下問題:
A.該同學(xué)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)可以求出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)的速度,其表達(dá)式是V1=______V2=______
B.該同學(xué)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)可以求出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門這段位移的加速度,其表達(dá)式是a=______(用直接測(cè)得的物理量字母表示)
C.該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到了一組數(shù)據(jù)(見表),請(qǐng)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(hào) 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(xiàng)題 題型:實(shí)驗(yàn)題

某同學(xué)在氣墊導(dǎo)軌上利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證機(jī)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(jì)數(shù)點(diǎn)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(shí)驗(yàn)得到了如圖所示的一條理想紙帶,每隔兩個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),并用米尺測(cè)出了各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起點(diǎn)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(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí),物塊的重力勢(shì)能的減少量為___________J,動(dòng)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(shí)驗(yàn),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(dòng),然后關(guān)掉氣源

②     將兩個(gè)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(gè)光電門間的距離L

③     測(cè)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(shí)間t1、t2(均為毫秒級(jí))

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(shí)驗(yàn)

請(qǐng)回答以下問題:

 

(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)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(shí)驗(yàn)可以求出滑塊經(jīng)過兩個(gè)光電門時(shí)的速度,其表達(dá)式是

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

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

(4)該同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得到了一組數(shù)據(jù)(見下表),請(qǐng)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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