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例題精講 · 第 00761 題 · 先證飛行時間相同,再核動量與動能兩本賬

以自編示意兩球碰撞落點讀數為材料,說明公共飛行時間可約去,用 m·OP 與 m·OM+m₂·ON 比較動量,並回代被碰球落點讀錯造成的偏差。

00761題號全 1000 篇 · 第 第127輪 / 第127冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

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。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

三個落點都是從同一斜槽末端平拋出去的,豎直下落高度相同,飛行時間 t = √(2h/g) 也相同。把速度寫成「水平位移 / t」,動量式兩邊同乘 t 就約掉了,於是可以直接用 m·水平位移 比較,不必先算速度。

自編示意:入射球 0.0200 kg,被碰球 0.0100 kg,槽口離地 0.8000 m;不碰時落點 OP = 0.4500 m,碰後入射球 OM = 0.1500 m、被碰球 ON = 0.6000 m。g 取 9.80 m/s²。讀數與器材均為自擬示意,不代表真實實驗記錄。

二、逐題精講

題1

題1 求飛行時間,並分別核算動量與動能是否守恆。

解析

t = √(2×0.8000/9.80) = √0.163265 = 0.4041 s。因 t 相同,動量以 m·x 代:碰前 m₁·OP = 0.0200×0.4500 = 0.009000 kg·m,碰後 m₁·OM + m₂·ON = 0.0200×0.1500 + 0.0100×0.6000 = 0.009000 kg·m,兩者相等,動量守恆。動能以 m·x² 代(公共因子 1/(2t²) 約去):碰前 0.0200×0.4500² = 0.004050,碰後 0.0200×0.1500² + 0.0100×0.6000² = 0.004050,也相等,屬彈性碰撞。再由彈性公式 ON = 2m₁/(m₁+m₂)·OP = 2×0.0200/0.0300×0.4500 = 0.6000 m,與讀數 0.6000 m 一致,三路閉合。

答案 t = 0.4041 s;動量 0.009000 = 0.009000,動能 0.004050 = 0.004050;理論 ON = 0.6000 m。

採分點 飛行時間 1 分、公共因子可約 1 分、碰前動量 1 分、碰後動量 1 分、動能兩本賬 1 分、彈性公式互驗 1 分。

易錯點 忘記 t 相同就直接用位移比速度,或只核動量不核動能。

題2

題2 若把 ON 誤讀為 0.5800 m,碰後動量報成多少、相對偏低多少?說明為什麼不能改 OM 去湊。

解析

誤讀後碰後 = 0.0200×0.1500 + 0.0100×0.5800 = 0.008800 kg·m,相對碰前 0.009000 偏低 (0.009000−0.008800)/0.009000 = 2.2%。偏差落在被碰球那一項,因為分母 m₁·OP 是獨立測量量、不隨 ON 變。若反過來調 OM 去湊動量守恆,等於用待驗證的結論反推已測量,屬循環論證;正確處置是複測 ON 落點、檢查是否把被碰球支座高度或落點複寫紙移位算進去。同時動能賬也會露出破綻:誤讀後 m₁·OM²+m₂·ON² 不再等於 0.004050,兩本賬一起核更容易攔住。

答案 碰後 0.008800 kg·m,偏低 2.2%;不可用改 OM 湊數。

採分點 誤讀後動量 1 分、偏差量 1 分、相對偏差 1 分、分母口徑 1 分、循環論證說明 1 分、雙賬核對 1 分。

易錯點 把「偏低 0.0002 kg·m」寫成「偏低 2.2%」卻不給分母,是絕對量與相對量混用。

三、規律小結與對照表

量算法碰前碰後
飛行時間√(2h/g)0.4041 s0.4041 s
動量代量m·x0.0090000.009000
動能代量m·x²0.0040500.004050
理論 ON2m₁/(m₁+m₂)·OP—0.6000 m
ON 誤讀0.5800 m—0.008800 kg·m

小結:三次落點飛行時間相同才能用位移代速度;動量、動能兩本賬一起核,讀數錯時只改錯的那一項,不調別的量湊守恆。

四、自測清單

  • 能由高度求公共飛行時間
  • 能說明公共因子可約去
  • 能用 m·x 核算動量守恆
  • 能用 m·x² 核算動能
  • 能用彈性碰撞公式反推 ON
  • 能識別調 OM 湊數屬循環論證
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):動量守恆、氣墊導軌、等厚干涉、微小量測量與測電源內阻相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招物理·平拋落點法驗證動量守恆:為什麼可以用水平位移代替速度
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