Question

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。

(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m_l= 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v_l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.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

Answer 1

①2分  a，大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。 

            b，保证两个滑块的碰撞是一维的。  参回答出a的就给满分。

② 3分   0.50m/s   0.10m/s   0.60m/s

③a，碰撞前后总动量不变。

原因：碰前m₁V₁+0=0.15kgm/s   碰后m₁V₂+m₂V₃=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=m₁V₁²/2=0.0375J   碰后总动能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

本小题共5分，任写出2条即给满分（少一条扣2分）。