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)，推一下長木板上的小車a（左端粘有橡皮泥），使它做直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止的小車b相碰并粘在一起繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng)．在小車a的后面連著紙帶并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接50Hz的交變電流，如圖甲所示．                                                 
（1）若長木板右端下方適當(dāng)墊些小木片，是為了平衡摩擦力；
（2）若已得到打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距，A為運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)，則應(yīng)該選擇BC段來計(jì)算a的碰前的速度，應(yīng)選擇DE段來計(jì)算a和b碰后的共同速度（以上空格選填“AB”“BC”“CD”或“DE）．
（3）已測得小車a的質(zhì)量m₁=0.40kg，小車b的質(zhì)量m₂=0.20kg，由以上測量結(jié)果可得碰前m₁v₀=0.420kg•m/s；碰后（m₁+m₂）v=0.416kg•m/s（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）．實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因可能是紙帶與限位孔間存在摩擦力（填寫一條即可）

Answer 1

分析 （1）明確實(shí)驗(yàn)原理，知道實(shí)驗(yàn)中應(yīng)平衡摩擦力；
（2）碰撞之后共同勻速運(yùn)動(dòng)的速度小于碰撞之前A獨(dú)自運(yùn)動(dòng)的速度，確定AC應(yīng)在碰撞之前，DE應(yīng)在碰撞之后，在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)在相同的時(shí)間內(nèi)通過的位移相同，所以BC應(yīng)為碰撞之前勻速運(yùn)動(dòng)階段，DE應(yīng)為碰撞之后勻速運(yùn)動(dòng)階段．
（3）物體發(fā)生的位移與發(fā)生這些位移所用時(shí)間的比值等于勻速運(yùn)動(dòng)的物體在該段時(shí)間內(nèi)的速度．P=mv=m$\frac{x}{t}$，知道實(shí)驗(yàn)中由于阻力的存在而產(chǎn)生誤差．

解答 解：（1）因小車在運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到摩擦力作用，影響觀測結(jié)果，所以在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)在長木板右端下方適當(dāng)墊些小木片來平衡摩擦力；
（2）由于碰撞之后共同勻速運(yùn)動(dòng)的速度小于碰撞之前A獨(dú)自運(yùn)動(dòng)的速度，故AC應(yīng)在碰撞之前，DE應(yīng)在碰撞之后．
推動(dòng)小車由靜止開始運(yùn)動(dòng)，故小車有個(gè)加速過程，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；
碰撞過程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過程，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)通過相同的位移，故應(yīng)選DE段來計(jì)算碰后共同的速度．
故答案為BC、DE
 （2）碰前系統(tǒng)的動(dòng)量即A的動(dòng)量，則P₁=m₁v₁=m₁$\frac{BC}{5T}$=0.40×$\frac{0.1050}{5×0.02}$=0.420 kg•m/s  
碰后的總動(dòng)量P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）$\frac{DE}{5T}$=（0.40+0.20）×$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.417kg•m/s
本實(shí)驗(yàn)中由于存在紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦阻力，所以存在誤差．
故答案為：（1）平衡摩擦力；（2）BC；DE；（3）0.420，0.417．紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間有摩擦

點(diǎn)評 本題考查動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，注意根據(jù)碰撞之后共同勻速運(yùn)動(dòng)的速度小于碰撞之前A獨(dú)自運(yùn)動(dòng)的速度，確定AC應(yīng)在碰撞之前，DE應(yīng)在碰撞之后，是解決本題的突破口．