《2025年人教金学典同步解析与测评高中物理选择性必修第一册人教版》

4. 气垫导轨是一种常用的实验仪器。它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上。滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带有竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来寻求碰撞中的不变量。实验装置如图1.1-4所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：

A.选取两滑块A、B；
B.调整气垫导轨，使导轨水平；
C.在滑块A、B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
D.用刻度尺测出滑块A的左端至挡板C的距离l₁和滑块B的右端至挡板D的距离l₂；
E.按下开关放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当滑块A、B分别碰撞挡板C、D时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t₁和t₂。
（1）实验中还应测量的物理量是______
（2）取释放后滑块A的运动方向为正方向，利用实验测量的数据，碰撞前两滑块的总动量p=______；碰撞后两滑块的总动量p'=______。

答案： 4.
(1)两滑块的质量$m_A$、$m_B$
(2)$0$；$m_A\frac{l_1}{t_1}-m_B\frac{l_2}{t_2}$
【解析】
(1)两滑块与弹簧分离后，均做匀速运动，所以两滑块速度由$v=\frac{l}{t}$求出。故实验中还应测量两滑块A、B的质量$m_A$、$m_B$。
(2)碰撞前两滑块静止，故总动量$p=0$；碰撞后两滑块A、B的速度大小分别为$v_A=\frac{l_1}{t_1}$，$v_B=\frac{l_2}{t_2}$，碰撞后两滑块总动量为$p'=m_Av_A-m_Bv_B=m_A\frac{l_1}{t_1}-m_B\frac{l_2}{t_2}$。
思路点拨
利用位移或位移与时间的比值表示物体的速度是物理实验中常用的一种方法，求解碰撞后总动量时要注意矢量的方向是否改变。

5. 物体在下列运动过程中，其动量保持不变的是（ ）。

A.匀速直线运动
B.自由落体运动
C.匀速圆周运动
D.平抛运动

答案： 5.A
【解析】动量是矢量，所以动量不变必须是动量的大小和方向都不变。故选A。
方法总结
由于判断方向要比判断大小更简单，因此判断一个矢量是否改变时，可先判断矢量的方向是否改变，再判断矢量的大小是否改变。