第一节 实验：探究碰撞中的不变量
1．(2020·山东省高密一中高二下学期检测)气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响，因此成为重要的实验器材，气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验。
现提供以下实验器材：(名称、图像、编号如图所示)
利用以上实验器材还可以完成“探究一维碰撞中的守恒量”的实验。为完成此实验，某同学将实验原理设定为：m1v0＝(m1＋m2)v
(1)针对此原理，我们应选择的器材编号为：__ABC__。
(2)在我们所选的器材中：__B__器材对应原理中的m1(填写器材编号)。
解析：该实验的原理为m1v0＝(m1＋m2)v，两个物体最终粘在一起，一起运动，通过光电门可以测量速度的大小，所以应选择的器材为A、B、C。因为m1应该是先运动的滑块，不是静止的滑块，所以对应的器材是B。
2．(2020·山东省昌乐二中高二下学期检测)某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验：将打点计时器固定在光滑的长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，如图1，碰撞时撞针插入橡皮泥把两小车粘合成一体。他在安装好实验装置后，先接通电源然后轻推小车A，使A获得一定的速度，电磁打点计时器在纸带上打下一系列的点，已知电源频率为50 Hz。
(1)实验中打出的纸带如图2所示，并测得各计数点间距标在图上，则应选__BC__段计算A的碰前速度；应选__DE__段计算A和B碰后的共同速度(选填：“BC”“CD”或“DE”)。
(2)已测得小车A的质量m1＝0.20 kg，小车B的质量m2＝0.10 kg，由以上测量结果可得：碰前m1v1＝__0.21__kg·m/s；碰后(m1＋m2)v2＝__0.20__kg·m/s。(计算结果保留两位有效数字)
(3)由以上实验结果，可知在误差允许的范围内，AB碰撞过程中__质量m与速度v的乘积之和__不变。
解析：(1)A与B碰后粘在一起，速度减小，相等时间内的间隔减小，可知通过BC段来计算A的碰前速度，通过DE段计算A和B碰后的共同速度。
(2)A碰前的速度：v1＝＝ m/s＝1.05 m/s
碰后共同速度：v2＝＝ m/s＝0.68 m/s
碰前：m1v1＝0.2×1.05 kg·m/s＝0.21 kg·m/s
碰后：(m1＋m2)v2＝0.3×0.68 kg·m/s＝0.20 kg·m/s
可知在误差允许范围内，AB碰撞过程中，质量m与速度v的乘积之和保持不变。
3．(2020·江苏省扬州中学高二下学期检测)在探究碰撞中的不变量实验中，利用如图所示的气垫导轨通过闪光照相进行这一实验。
某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示。
已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80 cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处。若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的__2.5T__时刻，如果碰撞前后质量与速度乘积之和保持不变，则A、B两滑块质量之比mA∶mB＝__2∶3__。
解析：由题图可知，前三次曝光的时间间隔内物块A的位移相同，两物块不可能相碰，又由于物块B开始时静止，而碰后物块B一定向右运动，因物块B静止在60 cm的位置，所以两物块碰撞一定发生在2T末，设碰前物块A的速度大小为v，则碰后物块A的速度大小为，由题图可知碰后B的速度大小为v，假设取向右的方向为正，则碰前的质量与速度乘积的和为mAv，碰后的质量与速度乘积的和为－mA＋mBv，因为碰撞前后质量与速度乘积的和保持不变，则整理可得mA∶mB＝2∶3。
