Question

4．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，他設計的具體裝置如圖1所示，小車A的后面連著紙帶，打點計時器的電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片，以平衡摩擦力．在小車A的前端粘有橡皮泥．他的操作如下：首先接通電源，讓計時器打點，然后推動小車A加速運動，松手后，A作勻速直線運動，然后與原來靜止的小車B相碰并粘在一起，碰后A、B一起繼續(xù)作勻速運動．
（1）若已得到打點紙帶如圖2，并測得各計數(shù)點間距標在圖上．A為運動起始的第一點．則應選BC段來計算A碰前的速度，選DE段來計算A和B碰后的共同速度；

（2）若已測得小車A的質(zhì)量為0.40kg，小車B的質(zhì)量為0.20kg，由以上測量結果可得：碰前系統(tǒng)的總動量為0.420kg•m/s，碰后系統(tǒng)的總動量為0.417kg•m/s（結果均保留三位有效數(shù)字），由此可得出實驗結論是在誤差充許的范圍內(nèi)，總動量守恒．

Answer 1

分析 ①小車做勻速直線運動時，在相等時間內(nèi)的位移相等，分析小車的運動過程，然后答題；
②根據(jù)圖象，由速度公式求出小車的速度，然后由P=mv求出動量．

解答 解：①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(nèi)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(nèi)通過相同的位移，故應選DE段來計算碰后共同的速度．
②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；
說明在誤差充許的范圍內(nèi)，總動量守恒；
故答案為：①BC，DE；②0.420kg•m/s；0.417kg•m/s．在誤差充許的范圍內(nèi)，總動量守恒

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．