Question

12．某同學設計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之作勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)作勻速運動．他設計的具體裝置如圖1所示．在小車A后連著紙帶，電火花打點計時器電源頻率為50Hz．

①長木板下墊著小木片的目的是：平衡摩擦力；
②該同學使用的是電火花打點計時器，每次實驗應使用2條紙帶；
③若該同學已得到打點紙帶如圖2所示，A為運動起始的第一點，則應選_BC段來計算A的碰前速度，應選_DE段來計算A和B碰后的共同速度．（以上兩格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）；
④已測得小車A的質量m₁=0.40kg，小車B的質量m₂=0.20kg．由以上測量結果可得：碰前總動量=_0.42kg•m/s，碰后總動量=_0.417 kg•m/s．
⑤該實驗結果表明，在誤差范圍內碰撞前后系統(tǒng)的總動量守恒．

Answer 1

分析 下車碰撞前后要做勻速直線運動，所受合外力為零，因此實驗要平衡摩擦力；
小車做勻速直線運動時，在相等時間內小車的位移相等，分析紙帶，根據(jù)紙帶分析答題．由紙帶求解物體的速度，再由動量的表達式求解動量，從而明確動量是否守恒．

解答 解：①長木板右端下面墊放一小木片是為了平衡摩擦力，讓重力沿斜面的分量平衡滑塊與木板間的摩擦力；
②若使用電火花式打點計時器，為了打點清晰，應使兩條紙帶，從而在運動中能帶動墨粉盤轉動，使打點清晰；
②推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內通過的位移相同，故BC段為勻速運動的階段，故選BC計算碰前的速度；
碰撞過程是一個變速運動的過程，而A和B碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內通過相同的位移，故應選DE段來計算碰后共同的速度．
④碰前小車的速度為誒：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{0.02×5}$=1.05m/s，
碰前的總動量為：P=m_Av_A=0.4×1.05=0.420kg•m/s；
碰后小車的共同速度為：v=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{0.02×5}$=0.695m/s，
碰后的動量為：P′=（m_A+m_B）v=（0.4+0.2）×0.695=0.417kg•m/s；
⑤比較碰撞前后的動量可知，在誤差允許范圍內，可以認為系統(tǒng)動量守恒；
故答案為：①平衡摩擦力；②2；③BC，DE；②0.420kg•m/s；0.417kg•m/s．⑤守恒

點評 本題考查了驗證動量守恒定律實驗，分析清楚小車運動過程，運用速度公式、動量計算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．