1.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 學(xué)案【答案】

第一章動(dòng)量守恒定律第一章第4節(jié)

實(shí)驗(yàn)：證動(dòng)量守恒律【知識(shí)理】一、實(shí)思路兩個(gè)物體在發(fā)生碰撞時(shí)，作用時(shí)很短。根據(jù)動(dòng)量定理，它們的相互作用很大。如果把這兩個(gè)物體看作一個(gè)系統(tǒng)，那么，雖然物體還受到重力、支持力、摩擦力、空氣阻力等外力的作用，但是有些力的矢量和為0，有些力與系統(tǒng)內(nèi)兩物體的相互作用相比很小。因此，在可忽略這些外力的情況下，碰撞滿足動(dòng)量守恒定律的條件。我們研究最簡(jiǎn)單的情況兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該盡量創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，使系統(tǒng)所受外力的矢量和近似為0。二、物量的測(cè)量研究對(duì)象確定后，還需要明確所需測(cè)量的物理量和實(shí)驗(yàn)器材。根據(jù)動(dòng)量的定義，很自然地想到，需要測(cè)量物體的質(zhì)量以及兩個(gè)物體發(fā)生碰撞前后各自的度物體的質(zhì)量可以用天平直接測(cè)量速度的測(cè)量可以有多種方式，根據(jù)所選擇的具體實(shí)驗(yàn)方案來(lái)確定。三、方案一)研氣墊導(dǎo)上滑塊碰撞的動(dòng)量恒1．參考例我們利用氣墊導(dǎo)軌來(lái)減小摩擦力用光電計(jì)時(shí)器測(cè)量滑塊碰撞前后的速度驗(yàn)裝置如所示，可以通過(guò)在滑塊上添加已知質(zhì)量的物塊來(lái)改變碰撞物體的質(zhì)量。本實(shí)驗(yàn)可以研究以下幾種情況：①選取兩個(gè)質(zhì)量不同的滑塊兩個(gè)滑塊相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架塊碰撞后隨即分開(kāi)。②在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中使兩個(gè)滑塊連成一體運(yùn)動(dòng)。如果在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別貼上尼龍拉扣，碰撞時(shí)它們也會(huì)連成一體。③原來(lái)連在一起的兩個(gè)物體由于相互之間具有排斥的力而分開(kāi)這也可視為一種碰撞這種情況可以通過(guò)下面的方式實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)滑塊間放置輕質(zhì)彈簧擠壓兩個(gè)滑塊使彈簧壓縮并用一根細(xì)線XZ物理工作室

111111111112112將兩個(gè)滑塊固定。燒斷細(xì)線，彈簧彈開(kāi)后落下，兩個(gè)滑塊由靜止向相反方向運(yùn)動(dòng)。2．問(wèn)題究：(1)光電門(mén)測(cè)量速度的原理是什么？v＝/Δt，式Δ為滑塊擋光片的寬度（儀器說(shuō)明書(shū)上給出，也可直接測(cè)量為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊（擋光片）經(jīng)過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。(2)如果物體碰撞后的速度方向與原來(lái)的方向相反，應(yīng)如何處理？嘗試寫(xiě)出驗(yàn)證上面三種情況動(dòng)量守恒的表達(dá)式。①v＋v＝v′＋m′②v＋v＝(m＋m)v

共③0＝m′＋mv′3．實(shí)驗(yàn)驟：(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊的質(zhì)量。(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。(3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度（①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向(4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒。四、方案二)研斜槽末小球碰撞時(shí)動(dòng)量守1．參考例將斜槽固定在鐵架臺(tái)上，使槽的末端水平。讓一個(gè)質(zhì)量較大的小球入射小球)從斜槽上滾下，跟放在斜槽末端的另一個(gè)大小相同、質(zhì)量較小的小(被碰小球)發(fā)生正碰。使入射小球從斜槽不同高度處滾下，測(cè)出兩球的質(zhì)量以及它們每次碰撞前后的速度，就可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。XZ物工作室

201212第一章動(dòng)量守恒定律2012122．問(wèn)題究：如何測(cè)量?jī)汕蚺鲎睬昂蟮乃俣?？?jī)蓚€(gè)小球碰撞前后瞬間的速度方向都是水平的因此兩球碰撞前后的速度可以利用平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)求出。1H＝2

，OP＝，OM＝v，ON＝t整理得v═

OPOMON，v═，v═2H22Hggg(2)若不測(cè)量速度的具體數(shù)值，能否驗(yàn)證動(dòng)量守恒？做平拋運(yùn)動(dòng)的小球落到地面，它們的下落高度相同，飛行時(shí)間也就相同。因此，小球碰撞后的速度之比就等于它們落地時(shí)飛行的水平距離之比。即：M·v0=·v1m·2OPOMONM·＝M·＋m2H22HgM=M·OMm·ON實(shí)驗(yàn)裝置中重垂線起什么作用？在白紙上標(biāo)記入射小球碰前的位置。(4)如何記錄并測(cè)量小球飛出的水平距離？用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把同一小球的所有落點(diǎn)圈在里面圓心就是小球的落地點(diǎn)此方法，確定出入射小球碰撞前的落地點(diǎn)，碰撞后入射小球的落地點(diǎn)和被碰小球的落地點(diǎn)N。然后連接ON，用刻度尺測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度。3．實(shí)驗(yàn)驟：(1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏颉?2)安裝：按如圖所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置，調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平，以確保兩小球正碰后的速度方向水平(3)鋪紙：白紙?jiān)谙?，?fù)寫(xiě)紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好。(4)定O點(diǎn)：在白紙上記下重垂線所指的位置，它表示入射小球碰前的位置。XZ物工作室

?t第一章動(dòng)量守恒定律?t(5)定P：先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重10，用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把小球的所有落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點(diǎn)P(6)定M、N點(diǎn)：把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)次，從上一步驟求出入射小球落地點(diǎn)的平均位置M被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N。(7)驗(yàn)證連接測(cè)量線段OMON的長(zhǎng)度代入M·OP=M·＋mON進(jìn)行驗(yàn)證。五、方案三)研在木板兩車(chē)碰撞時(shí)動(dòng)量守1．參考例如圖長(zhǎng)木板的一端墊有小木塊可以微調(diào)木板的傾斜程度以平衡摩擦力使小車(chē)能在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。小車(chē)A前端貼有橡皮泥，后端連一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后，讓小車(chē)A以某速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)與置于木板上靜止的小車(chē)碰并粘在一起繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz。2．問(wèn)題究：(1)為什么要平衡摩擦力？首先確保兩小車(chē)碰撞滿足動(dòng)量守恒條件外為保證小車(chē)在碰撞前一段時(shí)間或碰撞后一段時(shí)間內(nèi)能夠做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從而更好地確定小車(chē)碰撞前后一瞬間的速度。(2)小車(chē)碰撞前后的速度如何測(cè)量？?小車(chē)速度的測(cè)量：v═，式中x是紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，可用刻度尺測(cè)量，?t為小車(chē)經(jīng)過(guò)?的時(shí)間，可由打點(diǎn)間隔算出。3．實(shí)驗(yàn)驟(1)測(cè)質(zhì)量安裝；電碰撞；(4)測(cè)速度；改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)；(6)驗(yàn)證。五、注事項(xiàng)XZ物工作室

11221212111112212121112112(1)一維碰撞：碰撞前后兩物體的速度方向共線，即要求兩物體發(fā)生正碰。(2)滿足動(dòng)量守恒條件：①“氣墊導(dǎo)軌”實(shí)驗(yàn)要確保導(dǎo)軌水平；②“斜槽”實(shí)驗(yàn)，斜槽末端的切線必須水平，兩球體積大小相等；③“長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)”要平衡摩擦力。(3)“斜槽”實(shí)驗(yàn)：①入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；②選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變?！緦W(xué)習(xí)程】[例1]在驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，一般采用如圖所示的裝置:(1)若入射小球質(zhì)量m，半徑為r；被碰小球質(zhì)量為m，半徑為r，則。A．m>m，>rC．>mr=r

B．m>mr<rD．m<mr=r(2)(多選)以下所提供的測(cè)量工具中必需的是_。A．刻尺．游標(biāo)卡尺C．天平D．彈簧測(cè)力計(jì)．秒表(3)(多選)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)要求，以下說(shuō)法正確的是。A．斜軌道必須是光滑的B．槽軌道末端的切線是水平的C．入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下D．釋放點(diǎn)越高，兩球碰后水平位移越大，水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小，兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確(4)設(shè)入射小球的質(zhì)量為被碰小球的質(zhì)量m則在用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)(為碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置)所得驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的表達(dá)式為。(用裝置圖中的字母表示)XZ物工作室

101121212123112311211211212110112121212311231121121121212111212【規(guī)范解答】(1)在小球碰撞過(guò)程中水平方向動(dòng)量守恒，則有m=mv+mv，在碰撞過(guò)程中動(dòng)能不增加有得碰后入射小球的速度v，則m-m>0，m，為了使兩球發(fā)生正碰，兩小球的半徑相同，=r，故C正確。(2)P碰前入射小球落點(diǎn)的平均位置M碰后入射小球的位置N為碰后被碰小球的位置碰撞前OPOMON入射小球的速度v，碰撞后入射小球的速度v，碰撞后被碰小球的速度v=，若2HHHggmv=mv+mv則表明通過(guò)該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩球碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，整理得m·OP=m·OM+m，因此需要的測(cè)量工具有刻度尺和天平，故A、C正確。驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)，必須保證斜槽軌道末端切線水平，斜槽軌道不必要光滑，故A錯(cuò)誤，B正確；為保證球的初速度相等，入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下，故C正確；釋放點(diǎn)越高，水平位移越大，位移測(cè)量的相對(duì)誤差就越小，故正確。根據(jù)(2)的解答可知，表達(dá)式為·OP=m·OM+m。答案:(1)C(2)A、(3)B、D(4)m·OP=m·OM+m·ON[變式訓(xùn)練1-1]如圖所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。(1)圖O是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射球多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)量平拋射程然后，把被碰小球靜置于軌道的末端，再將入射球m從斜軌S位置靜止釋放，與小球m相撞，并多次重復(fù)。接下來(lái)要完成的必要步驟是。(填選項(xiàng)的符號(hào))A．用平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量、mB．量小球開(kāi)始釋放高度hC．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度D．分別找到m、m相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N．測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON(2)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式可表示為[用中測(cè)量的量表示]。(3)若m．0、m=9．0，OP=46．20則ON可能的最大值為

cm。XZ物工作室

第一章動(dòng)量守恒定律[變式訓(xùn)1-2]用如圖甲所示的裝置可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。XZ物理工作室

12121212121121212121112231112231121121121121212121212112121212111223111223112112112112121221211DEF1212甲

乙(1)實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量為m的入射小球和質(zhì)量為m的被碰小球的質(zhì)量關(guān)系是________m。(選填大于”“等于或“小于”)(2)圖O是小球拋出點(diǎn)在地面上的投影實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射小球多次從斜軌上S位置靜止釋放找到其平均落地點(diǎn)的位置測(cè)量平拋射程O(píng)P然后被碰小球靜置于軌道的水平部分，再將入射小球從斜軌上位置靜止釋放，與小m相碰，并多次重復(fù)本操作。接下來(lái)要完成的必要步驟是_(填選項(xiàng)前的字母)A．用平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量、mB．量小球開(kāi)始釋放的高度C．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度D．分別通過(guò)畫(huà)最小的圓找到、m相碰后平均落地點(diǎn)的位置、N．測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(kāi)用2)中測(cè)量的量表示(4)經(jīng)過(guò)測(cè)定＝45．0g，m＝．5g，小球落地的平均位置距O點(diǎn)距離如圖乙所示。若用“”“”為。[解析]為防止碰撞后入射球反彈實(shí)驗(yàn)中質(zhì)量為的入射小球和質(zhì)量為的被碰小球的質(zhì)量關(guān)系是大于。(2)如果碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以水平向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：v＝＋，小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，它們拋出點(diǎn)的高度相等，在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)t相等，上式兩邊同時(shí)乘以t得：mvt＝mvt＋t，得：m＝mOM＋實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量：兩球的質(zhì)量、兩球落點(diǎn)的水平位移，故選：A、E。(3)由(可知，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證的表達(dá)式為：m＝＋。(4)兩球碰撞前的動(dòng)量之和：p＝mOP450×44．80g·cm＝2碰撞后的總動(dòng)量：p＝mOM＋mON＝(45．0×35．7．g·cm＝001。[答案]大于(2)A、D(3)mOPOM＋(4)22[變式訓(xùn)練1-3]為了驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒和檢驗(yàn)兩個(gè)小球的碰撞是為彈性碰撞，某同學(xué)選取了兩個(gè)體積相同、質(zhì)量不相等的小球，按下述步驟做了如下實(shí)驗(yàn)：①用天平測(cè)出兩個(gè)小球的質(zhì)量(分別為和m且>)。②按照如圖所示的那樣，安裝好實(shí)驗(yàn)裝置。將斜槽固定在桌邊，使槽的末端處的切線水平，將一斜面BC接在斜槽末端。③先不放小球，讓小球m從斜槽頂端處由靜止開(kāi)始滾下，記下小球在斜面上的落點(diǎn)位置。④將小球放在斜槽末端邊緣處球m從斜槽頂端A處由靜止開(kāi)始滾下它們發(fā)生碰撞，記下小球和在斜面上的落點(diǎn)位置。⑤用毫米刻度尺量出各個(gè)落點(diǎn)位置到斜槽末端點(diǎn)的距離，圖中、、F是該同學(xué)記下的小球在斜面上的幾個(gè)落點(diǎn)位置，到B點(diǎn)的距離分別為L(zhǎng)、L、L。(1)小m和發(fā)生碰撞后，m的落點(diǎn)是圖中的________點(diǎn)，的落點(diǎn)是圖中的________點(diǎn)。XZ物工作室

1222Lsinθ11D2F112F11D2F1DFAB111211222Lsinθ11D2F112F11D2F1DFAB111212212ttAB12ttAABBA21ttBA12(2)用測(cè)得的物理量來(lái)表示，只要滿足關(guān)系式則說(shuō)明碰撞中動(dòng)量守恒。(3)用測(cè)得的物理量來(lái)表示，只要再滿足關(guān)系式_________則說(shuō)明兩小球的碰撞是彈性碰撞。[解析]由題意可知，碰撞后，m的落點(diǎn)是圖中的點(diǎn)，m的落點(diǎn)是圖中的F點(diǎn)。設(shè)斜面BC的傾角為θ，小球從斜面頂端平拋落到斜面上，兩者距離為L(zhǎng)，由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知，Lcosθ＝vt1Lsinθ＝gt

2

，可得v＝Lθ

g

＝cosθ

gL

，由于θ、g是恒量，所以∝L，v2

∝L所以動(dòng)量守恒的表達(dá)式可以化簡(jiǎn)為mL＝mL＋mL，機(jī)械能守恒的表達(dá)式可以化簡(jiǎn)為m＝mL＋L。[答案]

DF(2)L＝L＋mL

L＝L＋L[例2]墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦用帶豎直擋板C的氣墊導(dǎo)軌和滑塊A、探究碰撞中的不變量，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：．用天平分別測(cè)出A、B質(zhì)量、；b．調(diào)整墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；c．在和B放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷(xiāo)鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；d．用刻尺測(cè)出A左端至擋板C的距離L；．按下電鈕放開(kāi)卡銷(xiāo)，同時(shí)分別記錄AB運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作，當(dāng)A、分別碰撞C、D時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束，記下A、分別到達(dá)C、的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t和t。(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量及其符號(hào)是__________。(2)作用前A質(zhì)量與速度乘積之和為；作用后質(zhì)量與速度乘積之和為_(kāi)_________________________。(3)作用前量與速度乘積之和并不完全相等生誤差的原因有(至少答出兩點(diǎn))。[解析]B壓縮的彈簧彈開(kāi)后在氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)可視為勻速運(yùn)動(dòng)因此只要測(cè)出與C的距離L、與D的距離L及到達(dá)C、到達(dá)的時(shí)間和，測(cè)出、B的量，就可以探究碰撞中的不變量。(1)由上述分析可知，實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量為：B的右端至D的距離L。LL(2)設(shè)向左為正方向，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)求AB速度分別為v＝，v＝－，碰前、靜止，1LL即v＝0質(zhì)量與速度乘積之和為，碰后A、的質(zhì)量與速度乘積之和為m＋＝m－m；12LL若設(shè)向右為正方向，同理可得碰后、的質(zhì)量與速度乘積之和為m－。21(3)產(chǎn)生誤差的原因：①、L、t、t、m、的數(shù)據(jù)測(cè)量誤差；②沒(méi)有考慮彈簧推動(dòng)滑塊的加速過(guò)程③滑塊并不是做標(biāo)準(zhǔn)的勻速直線運(yùn)動(dòng)滑塊與導(dǎo)軌間有少許摩擦力④氣墊導(dǎo)軌可能不完全水平。XZ物工作室

LLLL112ttttBA2AB211ftAB12B碰前總動(dòng)量fLLLL112ttttBA2AB211ftAB12B碰前總動(dòng)量f[答案]B的右端D的距離L－－(3)見(jiàn)解析[變式訓(xùn)2-1]氣墊導(dǎo)軌上有B兩個(gè)滑塊，開(kāi)始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止，它們之間有一根壓縮的輕質(zhì)彈簧，滑塊間用繩子連接如圖甲所示)，繩子燒斷后，兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)，圖乙為它們運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片，頻閃的頻率為10Hz由圖可知：(1)A、離開(kāi)彈簧后，應(yīng)該做動(dòng)，已知滑塊、的質(zhì)量分別為、g，根據(jù)照片記錄的信息，從圖中可以看出閃光照片有明顯與事實(shí)不相符合的地方是_________________。(2)若不計(jì)此失誤，分開(kāi)，A大小為_(kāi)_________kg·m/s，的動(dòng)量的大小為_(kāi)_________kg·m/s。本實(shí)驗(yàn)中得“在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守”這一結(jié)論的依據(jù)是______________________________________________________________________________。[解析]A、離開(kāi)彈簧后因水平方向不再受外力作用，所以均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在離開(kāi)彈簧前A、B做加速運(yùn)動(dòng)，A、兩滑塊的第一個(gè)間隔都應(yīng)該比后面勻速時(shí)相鄰間隔的長(zhǎng)度小。1x(2)周＝0＝由題圖知?jiǎng)蛩贂r(shí)速度大小分別為＝009m/s＝0，分開(kāi)后AB的動(dòng)量大小均為p0018，方向相反，滿足動(dòng)量守恒，系統(tǒng)的總動(dòng)量為0。[答案]勻速直線、兩滑塊的第一個(gè)間隔(2)0．018．018A、兩滑塊作用前后總動(dòng)量不變，均為[變式訓(xùn)2-2]現(xiàn)利用圖甲所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。在圖甲中，氣墊導(dǎo)軌上有B兩個(gè)滑塊，滑右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)(圖中未畫(huà)出)的紙帶相連；滑B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計(jì)時(shí)器(未完全畫(huà)出)可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間。甲乙實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A的質(zhì)量＝kg滑塊的質(zhì)量m＝0遮光片的寬度＝90cm；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交變電流的頻率f＝．0Hz。將光電門(mén)固定在滑塊B的右側(cè)，啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，給滑塊一向右的初速度，使它與B相碰。碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為Δt＝350，碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示。則碰撞后、兩物體的動(dòng)量分別為_(kāi)_________kg·m/s、動(dòng)量之差本次實(shí)驗(yàn)的相對(duì)誤差絕對(duì)值__________%算結(jié)果全部保留2有效數(shù)字)[解析]

1打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔為t＝＝002s。由題圖乙所示紙帶可知，碰撞前的速度XZ物工作室

At0.020.02AAΔtBAABB112B0.612－25T5×0.0205At0.020.02AAΔtBAABB112B0.612－25T5×0.0205T01012x0.0403為v＝＝m/s＝2m/s碰撞后的速度為v＝0．97，碰撞后的速度為dv＝＝2．，碰后的動(dòng)量為＝mv＝030×0．kg·m/s0．29kg·m/s，B的動(dòng)量為＝v＝010×2kg·m/s＝0kg·m/s前后系統(tǒng)總動(dòng)量分別為p＝m＝0＝0．6，p＝v＋v＝030×097＋0．10×257kg·m/s≈0．kg·m/s，相p0.6－對(duì)誤差：＝×100%．3%。p[答案]0．0．268．3[例3]長(zhǎng)沙模擬)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)的前端粘有橡皮泥推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。他設(shè)計(jì)的裝置如(甲所示。小車(chē)后連著紙帶電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為Hz，木板下墊著薄木片以平衡摩擦力。(甲)(乙)(1)若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖(乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距已標(biāo)在圖上。為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，則應(yīng)選_來(lái)計(jì)算碰前的速度。應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算和碰后的共同速度。(以上兩空選填“AB“”“”或”)(2)已測(cè)得小A的質(zhì)量＝．4kg，小車(chē)的質(zhì)量為m＝02，則碰前兩小車(chē)的總動(dòng)量為_(kāi)_____kg·m/s碰后兩小車(chē)的總動(dòng)量為_(kāi)______kg·m/s。[解析]從題圖乙中紙帶上打點(diǎn)的情況看，段既表示小車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng)，又表示小車(chē)有較大速度，因此段能較準(zhǔn)確地描述在碰前的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選用BC計(jì)算A碰前的速度。CD段打點(diǎn)的情況看，小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況還沒(méi)穩(wěn)定，而在DE段內(nèi)小車(chē)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，故應(yīng)選用DE段計(jì)算A碰后的共同速度。10.50×(2)取A初速度方向?yàn)檎较?，在碰撞前的速度＝＝m/s＝．050m/s，A在DE