Question

2．氣墊導(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．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示（彈簧的長(zhǎng)度忽略不計(jì)），采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

a．用天平分別測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B．
b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平．
c．在A和B間放入一個(gè)被壓縮的輕彈簧，用電動(dòng)卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上．
d．用刻度尺測(cè)出A的左端至C板的距離L₁．
e．按下電鈕放開(kāi)卡銷，同時(shí)使記錄滑塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時(shí)停止計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t₁和t₂．
①實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測(cè)量的物理量及其符號(hào)是B的右端至D板的距離L₂．
②作用前A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為0；作用后A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$．
③作用前、后A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和并不完全此昂等，產(chǎn)生誤差的原因有
（1）測(cè)量m_A、m_B、L₁、L₂、t₁、t₂時(shí)帶來(lái)的誤差，（2）氣墊導(dǎo)軌不水平（至少答出兩點(diǎn)）

Answer 1

分析 ①要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律需要知道物體的質(zhì)量和速度，而速度可以用位移與時(shí)間的比值代替，故要測(cè)B的位移；
②根據(jù)給出的條件測(cè)出速度，從而求出作用前后的質(zhì)量與速度乘積的和；
③分析實(shí)驗(yàn)原理和表達(dá)式，從而找出產(chǎn)生誤差的原因．

解答 解：①因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，即：m_Av_A-m_BV_B=0
由于系統(tǒng)不受摩擦，故滑塊在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)故有：
v_A=$\frac{L_{1}}{t_{1}}$
v_B=$\frac{L_{2}}{t_{2}}$，
即為m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$=0．
所以還要測(cè)量的物理量是：B的右端至D板的距離L₂．
②作用前兩滑塊均保持靜止，故A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為0；
作用后，根據(jù)（1）中表達(dá)式可知，A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$；
③由①分析可知驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$=0．．
產(chǎn)生誤差的原因是測(cè)量m_A、m_B、L₁、L₂、t₁、t₂時(shí)帶來(lái)的誤差；氣墊導(dǎo)軌不水平；滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦等．
故答案為：①B的右端至D板的距離L₂；②0；m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$；③測(cè)量m_A、m_B、L₁、L₂、t₁、t₂時(shí)帶來(lái)的誤差；氣墊導(dǎo)軌不水平（或滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦等）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)；利用位移或位移與時(shí)間的比值表示物體的速度是物理實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法，要注意掌握．