Question

某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验汽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。

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橡皮绳；
⑥释放滑块1，滑块l通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块l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l的挡光时间，通过光电门2的挡光时间，滑块2通过光电门2的挡光时间；
⑧测出挡光片的宽度d=5mm，测得滑块l（包括撞针）的质量为，m₁=300g，滑块2（包括弹簧）质量为m₂=200g；
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1的速度v₁为____________m/s；碰撞后滑块1的速度v₂为____________m/s；碰撞后滑块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

（1）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
（2）0.50，0.10，0.60
（3）a．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=m₁V₂²/2+m₂V₃²/2=0.0375J，所以碰撞前后总动能相等；
c．碰撞前后质量不变