Question

15．某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)．氣墊導(dǎo)軌裝置如圖a所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)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(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．
（1）下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟，完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容．
①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平．
②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣．
③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；
④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩．
⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間．
⑥先先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，然后放開滑塊1，使之帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；
⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖b所示．
⑧測(cè)得滑塊1的質(zhì)量為310g，滑塊2（包括橡皮泥）的質(zhì)量為205g．

（2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02s打一個(gè)點(diǎn)，可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量為0.620kg•m/s；兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為0.618kg•m/s（保留三位有效數(shù)字）．
（3）試說(shuō)明（2）中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔有摩擦．

Answer 1

分析 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，先接通電源后釋放紙帶；本實(shí)驗(yàn)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律設(shè)置滑塊在氣墊導(dǎo)軌上碰撞，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶的數(shù)據(jù)測(cè)量碰前和碰后的速度，計(jì)算前后的動(dòng)量，多次重復(fù)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證．

解答 解：（1）為了打點(diǎn)穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開滑塊1．
（2）作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量為滑塊1的動(dòng)量，
p₀=m₁v₀，v₀=$\frac{0.2}{0.1}$ m/s=2 m/s，
p₀=0.310×2 kg•m/s=0.620 kg•m/s．
作用后系統(tǒng)的總動(dòng)量為滑塊1和滑塊2的動(dòng)量和，且此時(shí)兩滑塊具有相同的速度v，v=$\frac{0.168}{0.14}$ m/s=1.2 m/s，
p=（m₁+m₂）v=（0.310+0.205）×1.2 kg•m/s=0.618 kg•m/s．
（3）存在誤差的主要原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔有摩擦．
故答案為：（1）⑥接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源　放開滑塊1（2）0.620　0.618　（3）紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔有摩擦

點(diǎn)評(píng) 本題考查用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的方法； 解題時(shí)要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，掌握打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用方法，知道氣墊導(dǎo)軌要水平才能滿足動(dòng)量守恒．