Question

Ⅰ（1）某鋼制工件厚度大約為10cm，現欲盡量精確地測量其厚度，下列測量工具中最恰當的是

b

．（填“a”、“b”或“c”）
（a）刻度尺
（b）20分度游標卡尺
（c）實驗室常用的螺旋測微計
（2）在“探究做功與速度變化關系”實驗中，某兩位同學均采用如下左圖的裝置，并且分別用圖a和圖b的方式解決橡皮筋與小車之間的連接，圖a中橡皮筋從車頂的釘子上跨過，圖b中橡皮筋從車前的環里穿過：你認為合理的是圖

a

（填“a”或“b”）．

（3）兩位同學在使用多用電表結束后，分別將選擇開關保留在圖a、圖b和圖c所示的位置，圖

a

的位置比較好．

Ⅱ．
為了驗證動量守恒定律（探究碰撞中的不變量），某同學選取了兩個材質相同，體積不等的兩個長立方體滑塊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為整體；
步驟2：安裝好實驗裝置如下圖，鋁質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，在軌道槽的側面與軌道等高且適當遠處裝一臺數碼頻閃照相機；
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碼照片；
步驟4：多次重復步驟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，如下所示；
（1）由圖分析可知，滑塊A與滑塊B碰撞發生的位置是

②

．
①A、B相撞的位置在P₅、P₆之間
②A、B相撞的位置在P₆處
③A、B相撞的位置在P₆、P₇之間
（2）為了探究碰撞中動量是否守恒，需要直接測量或者讀取的物理量是

①⑥

．
①A、B兩個滑塊的質量m₁和m₂
②滑塊A釋放時距桌面的高度
③頻閃照相的周期
④照片尺寸和實際尺寸的比例
⑤照片上測得的S₄₅、S₅₆和S₆₇、S₇₈
⑥照片上測得的S₃₄、S₄₅、S₅₆和S₆₇、S₇₈、S₈₉
⑦滑塊與桌面的滑動摩擦因數
（3）寫出驗證動量守恒的表達式

m₁（2S₅₆+S₄₅-S₃₄）=（m₁+m₂）（2S₆₇+S₇₈-S₈₉）

．
（4）為了提高實驗準確度，以下措施中有效的是

①③④

．
①使用更平整的軌道槽
②使用更光滑的軌道槽
③在足夠成像的前提下，縮短頻閃照相每次曝光的時間
④適當增大相機和軌道槽的距離
（5）請再你寫出一條有利于提高實驗準確度或改進試驗原理的建議：

將軌道的一端墊起少許，平衡摩擦力，使得滑塊碰撞前后都做勻速運動

．

Answer 1

分析：Ⅰ（1）工件厚度大約為10cm，超過螺旋測微計的量程，普通刻度尺精確度不高，故選20分度游標卡尺．
  （2）為了方便增減橡皮筯，橡皮筋從車頂的釘子上跨過．
  （3）選擇開關應置于交流電壓最高擋．
  （4）根據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：Ⅰ（1）工件厚度大約為10cm，超過螺旋測微計的量程，普通刻度尺精確度不高，故選20分度游標卡尺
      （2）為了方便增加橡皮筯，橡皮筋從車頂的釘子上跨過，不從車前的環里穿過．
      （3）多用電表使用完畢，選擇開關應置于交流電壓最高擋或off擋．a同學操作正確
Ⅱ（1）P₆位置滑塊速度明顯減小，故A、B相撞的位置在P₆處．
     （2）、（3）設碰撞前滑塊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=

S34+S45

2T

，v₅=

S45+S56

2T

            又v₅=

v4+v6

2

             得到碰撞前滑塊A速度v₆=

2S56+S45-S34

2T

            同理，碰撞后整體的速度v₆′=

2S67+S78-S89

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兩個滑塊的質量m₁和m₂及S₃₄、S₄₅、S₅₆和S₆₇、S₇₈、S₈₉
    （4）①軌道要平整，防止各段摩擦力不同，滑塊做非勻變速運動．故①正確．
         ②本實驗是根據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②錯誤．
         ③碰撞時間很短，縮短頻閃照相每次曝光的時間，使滑塊碰撞位置拍攝更清晰、準確．故③正確．
         ④相機和軌道槽的距離較小時，由于鏡頭拍攝引起的距離誤差增大，應適當增大相機和軌道槽的距離．故④正確．
故選①③④．
    （5）為了提高實驗準確度建議：將軌道的一端墊起少許，平衡摩擦力，使得滑塊碰撞前后都做勻速運動．
故本題答案是：
Ⅰ
（1）b
（2）a
（3）a
Ⅱ
（1）②
（2）①⑥
（3）m₁（2S₅₆+S₄₅-S₃₄）=（m₁+m₂）（2S₆₇+S₇₈-S₈₉）
（4）①③④
（5）將軌道的一端墊起少許，平衡摩擦力，使得滑塊碰撞前后都做勻速運動．

點評：本題原理較為復雜，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．