Question

【題目】某同學利用光電門和氣墊導軌做驗證動量守恒定律的實驗氣墊導軌裝置如圖甲所示,所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊彈射架等組成在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣,空氣會從小孔中噴出使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上,這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差。

下面是實驗的主要步驟：

①用游標卡尺測量遮光條的寬度d示數(shù)如圖乙所示;

②安裝好氣墊導軌調(diào)節(jié)氣墊導軌底座螺母,觀察導軌上的氣泡儀,使_____________;

③向氣墊導軌通入壓縮空氣

④把滑塊2放在氣墊導軌上的光電門之間;然后讓滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮筋;

⑤釋放滑塊1滑塊1通過光電門1的時間為0.008s

⑥滑塊1與靜止的滑塊2碰撞后粘合在一起,通過光電門2的時間為0.014s;

⑦用天平測得滑塊1的質(zhì)量310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為200g。

(1)遮光條的寬度d=______mm

(2)請完善實驗步驟②中的內(nèi)容;

(3)計算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動量______kg·m/s;兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動量為______kg·m/s(保留二位有效數(shù)字);

(4)試說明(3)中兩結果不完全相等的主要原因是________________。

Answer 1

【答案】使氣墊導軌水平； 2.30mm； 0.089； 0.084； 氣墊導軌沒有水平，存在阻力

【解析】

（1）調(diào)節(jié)氣墊導軌底座螺母，當氣墊導軌水平時，滑塊受到的摩擦力幾乎為零；

（2）由圖知，游標卡尺主尺讀數(shù)為0.2cm=2mm，游標尺第6條刻度線和主尺對應最齊，故游標尺讀數(shù)為6×0.05=0.30mm，故遮光條寬度d=2mm+0.30mm=2.30mm；

（3）由⑤可知，滑塊1通過光電門1的時間為t1=0.008s
此時滑塊1的速度為；故碰前總動量為P=m1v1=m1
代入數(shù)據(jù)，得P=0.089kgm/s
由⑥知，滑塊1與靜止的滑塊2碰撞后粘合在一起，通過光電門2的時間t2=0.014s
此時滑塊1和滑塊2的速度為
故碰后總動量為P'=（m1+m2）v2=（m1+m2）
代入數(shù)據(jù)，得P'=0.084kgm/s
（4）對（3）中結果分析可知，碰撞前后總動量不相等，主要原因是氣墊導軌沒有水平，存在阻力。