題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
氣墊導軌把摩擦壓到很低,碰前碰後總動量應相等;但動量守恆不保證動能守恆,非彈性碰撞會損失動能。恢復係數 e 量的是分離速度與接近速度之比,與動量守恆是兩條獨立結論。
示意數據:m₁=0.2 kg、m₂=0.3 kg、v₁=0.6 m/s(m₂ 靜止),碰後 v₁′=0.12 m/s、v₂′=0.32 m/s。以上讀數均為自編示意,非真實測量記錄。
二、逐題精講
題1
題1 核對碰前碰後總動量,求恢復係數 e 與動能損失(含佔初動能百分比)。
解析
碰前 p₀ = m₁v₁ = 0.120 kg·m/s;碰後 p₁ = m₁v₁′ + m₂v₂′ = 0.120 kg·m/s,兩者相等,動量守恆成立。
恢復係數 e = (v₂′−v₁′)/(v₁−v₂) = (0.32−0.12)/0.6 = 0.3333(小於 1,屬非完全彈性碰撞)。
動能:初 0.03600 J,末 0.01680 J,損失 0.01920 J,佔初動能 53.3%。
回代核驗:由 e 與動量守恆兩式反解 v₂′ = (1+e)m₁v₁/(m₁+m₂) = 0.32 m/s,與題給 0.32 一致,閉合。
答案 p₀=p₁=0.120 kg·m/s;e=0.3333;動能損失 0.01920 J(53.3%)
採分點 動量核對 2 分;e 2 分;動能損失與佔比 2 分;反解回代 1 分
易錯點 把動量守恆當成動能守恆;e 的分母寫成碰後速度;忘記 m₂ 初速為 0
題2
題2 若 v₂′ 讀值偏大 1.0%(0.32→0.3232 m/s),按該讀值算出的「碰後動量」是多少?相對 p₀ 偏差多少?這能說明動量不守恆嗎?
解析
按偏大讀值:p₁′ = 0.200×0.120 + 0.300×0.3232 = 0.12096 kg·m/s,相對 0.120 偏高 0.8%。
不能據此說動量不守恆:偏差來自單一速度讀值的系統誤差,不是物理規律失效。正確處置是回查光電門擋光片寬度與計時,或改用兩方向速度都比值的辦法消除單一讀數依賴,而不是改碰前數據去湊相等。
本講口徑:e=0.3333 只由速度差比值決定;動量核對是實驗判據,讀值誤差與定律失效要分開登記。
答案 p₁′=0.12096 kg·m/s,偏高 0.8%;屬讀值誤差,不能否定動量守恆
採分點 偏大後動量 2 分;偏差百分比 2 分;誤差與定律區分 2 分;不改數據湊結果 1 分
易錯點 把讀值誤差寫成定律失效;改碰前速度去湊相等;把 e 也改成同比偏大
三、規律小結與對照表
| 判據 | 算式 | 結果 | 含義 |
|---|---|---|---|
| 動量守恆 | Σmv 前後相等 | 0.120 | 實驗成立 |
| 恢復係數 | 速度差比值 | 0.3333 | 非完全彈性 |
| 動能 | Σmv²/2 | 損失 53.3% | 不守恆 |
| 讀值誤差 | 單一速度偏大 | 表觀 +0.8% | 非定律失效 |
小結:動量看總和,彈性看 e,能量看損失。0.120 kg·m/s 前後閉合、e=0.3333、動能損失 53.3% 三件事互不替代;讀值偏大隻造成表觀偏差。以上為自編示意讀數。
四、自測清單
- 能核對碰前碰後總動量
- 能由速度差算恢復係數
- 能算動能損失與佔比
- 能區分動量守恆與動能守恆
- 能把讀值誤差與定律失效分開
- 能反解 v₂′ 回代題給值