Question

12．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之作勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)作勻速運(yùn)動(dòng)．他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖1所示．在小車A后連著紙帶，電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz．

①長(zhǎng)木板下墊著小木片的目的是：平衡摩擦力；
②該同學(xué)使用的是電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，每次實(shí)驗(yàn)應(yīng)使用2條紙帶；
③若該同學(xué)已得到打點(diǎn)紙帶如圖2所示，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選_BC段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選_DE段來(lái)計(jì)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(cè)得小車A的質(zhì)量m₁=0.40kg，小車B的質(zhì)量m₂=0.20kg．由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前總動(dòng)量=_0.42kg•m/s，碰后總動(dòng)量=_0.417 kg•m/s．
⑤該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在誤差范圍內(nèi)碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒．

Answer 1

分析 下車碰撞前后要做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受合外力為零，因此實(shí)驗(yàn)要平衡摩擦力；
小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在相等時(shí)間內(nèi)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(dòng)量的表達(dá)式求解動(dòng)量，從而明確動(dòng)量是否守恒．

解答 解：①長(zhǎng)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(diǎn)計(jì)時(shí)器，為了打點(diǎn)清晰，應(yīng)使兩條紙帶，從而在運(yùn)動(dòng)中能帶動(dòng)墨粉盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使打點(diǎn)清晰；
②推動(dòng)小車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，故小車有個(gè)加速過(guò)程，在碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同，故BC段為勻速運(yùn)動(dòng)的階段，故選BC計(jì)算碰前的速度；
碰撞過(guò)程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，而A和B碰后的共同運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)相同的位移，故應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)量可知，在誤差允許范圍內(nèi)，可以認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)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(diǎn)評(píng) 本題考查了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)，分析清楚小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程，運(yùn)用速度公式、動(dòng)量計(jì)算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．