Question

16．為了研究碰撞后結(jié)為一體的兩個物體在碰撞前后動能之和是否會發(fā)生變化，某同學選取了兩個材質(zhì)相同，體積不等的立方體滑塊A和B，按下述步驟做了如下實驗：
步驟1：在A、B的相撞面分別裝上尼龍拉扣，以便二者相撞以后能夠立刻結(jié)為整體；
步驟2：安裝好實驗裝置如圖1，鋁質(zhì)軌道槽的左端是傾斜槽，右端是長直水平槽，傾斜槽和水平槽由一小段弧鏈接，軌道槽被固定在水平桌面上，在軌道槽的側(cè)面與軌道等高且適當遠處裝一臺數(shù)碼頻閃照相機；
步驟3：讓滑塊B靜置于水平槽的某處，滑塊A從斜槽某處靜止釋放，同時開始頻閃拍攝，直到A、B停止運動，得到一幅多次曝光的數(shù)碼照片；
步驟4：重復(fù)步驟3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出來，將刻度尺緊靠照片放置，如圖2所示；

（1）本實驗中需要直接測量或者讀取的物理量是AG
A．A、B兩個滑塊的質(zhì)量m₁和m₂
B．滑塊A釋放時距桌面的高度
C．頻閃照相的周期
D．照片尺寸和實際尺寸的比例
E．滑塊與桌面的滑動摩擦因數(shù)
F．照片上測得的S₄₅、S₅₆和S₆₇、S₇₈
G．照片上測得的S₃₄、S₄₅、S₅₆和S₆₇、S₇₈、S₈₉
（2）由照片分析可知，滑塊A與滑塊B碰撞發(fā)生的位置C
A．可能在P₅、P₆之間    B．可能在P₆、P₇之間     C．一定在P₆處    D．一定在P₅、P₆之間
（3）為了提高實驗準確度，以下措施中最有效的是A
A．使用更平整的軌道槽
B．使用更光滑的軌道槽
C．在足夠成像的前提下，縮短頻閃照相每次曝光的時間
D．P₁位置對齊刻度尺的零刻度線．

Answer 1

分析 根據(jù)勻變速直線運動的推論分別研究碰撞前滑塊在P₄、P₅的速度，根據(jù)P₆、P₅和P₅、P₄速度差相等研究P₆的速度，同理求出碰撞后滑塊P₇、P₈的速度，再速度差相等求出碰撞后共同的速度．

解答 解：（1）設(shè)碰撞前滑塊A在P₄、P₅、P₆的速度分別為v₄、v₅、v₆，碰撞后，整體在P₆、P₇、P₈的速度分別為v₆′，v₇、v₈，
則v₄=$\frac{{s}_{34}+{s}_{45}}{2T}$，v₅=$\frac{{s}_{45}+{s}_{56}}{2T}$，又v₅=$\frac{{v}_{4}+{v}_{6}}{2}$，
碰撞前滑塊A速度為：v₆=$\frac{2{s}_{56}+{s}_{45}-{s}_{34}}{2T}$，
同理，碰撞后整體的速度v₆′=$\frac{2{s}_{67}+{s}_{78}-{s}_{89}}{2T}$，
原來需要驗證的方程為：m₁v₆=（m₁+m₂）v₆′，
將上兩式代入整理得：m₁（2S₅₆+S₄₅-S₃₄）=（m₁+m₂）（2S₆₇+S₇₈-S₈₉），
即需要驗證的表達式，需要直接測量或者讀取的物理量是A、B兩個滑塊的質(zhì)量m₁和m₂及S₃₄、S₄₅、S₅₆和S₆₇、S₇₈、S₈₉，故選AG．
（2）由圖示可知，P₆位置滑塊速度明顯減小，故A、B相撞的位置在P₆處，故選C．
（3）A、實驗時軌道要水平，使用更平整的軌道槽，故A正確，
B、本實驗是根據(jù)勻變速運動的推論求出速度，軌道光滑程度對實驗沒有影響，故B錯誤；
C、在足夠成像的前提下，頻閃照相每次曝光的時間對實驗沒有影響，故C錯誤，
D、P₁位置沒有必要對齊刻度尺的零刻度線，故D錯誤；故選A．
故答案為：（1）AG；（2）C；（3）A．

點評 本題原理較為復(fù)雜，可采用平衡摩擦力，使碰撞前后滑塊都做勻速直線運動，方便易行．實驗主要是要把動量守恒用水平方向的位移表示出來，同學們一定要注意掌握，因為這是本實驗的一個重要的技巧．難度中等．