Question

17．某實驗小組通過實驗來驗證碰撞過程中動量守恒，所用實驗裝置如圖甲所示：打點計時器固定在長木板的一端，質(zhì)量為m₁的小車靜止在長木板上，紙帶固定在小車上并穿過打點計時器，調(diào)整木板一端的高度，開啟打點計時器電源，輕推小車，使紙帶上打出的點跡清晰且間距均勻．在木板中部放上質(zhì)量為m₂的小車（兩小車材質(zhì)相同），重復(fù)實驗，m₂上貼有粘合裝置可以使兩車碰撞后粘合在一起運動．某次實驗該組同學(xué)打出的紙帶如圖乙所示，若交流電源的頻率為f，則碰撞前系統(tǒng)的動量為m₁s₁f，碰撞后系統(tǒng)的動量為m₁s₁f，若兩車相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為m₁s₁f=（m₁+m₂）s₅f（用題中所給字母表示），根據(jù)紙帶判斷碰撞發(fā)生在EF段（用紙帶上所給大寫字母表示）．

Answer 1

分析 分析紙帶明確碰撞前后均為勻速運動，根據(jù)速度公式可以求得碰撞前后的速度，從而求出動量，再根據(jù)動量守恒定律列式即可求解．

解答 解：由紙帶可知，兩車碰撞前的速度為：${v}_{1}=\frac{{S}_{1}}{T}={S}_{1}f$
則碰撞前的動量為：P₁=m₁s₁f，
同理可知，碰后的速度為：v₂=$\frac{{s}_{3}}{T}$=S₃f；
由圖可知，F(xiàn)GHI段為勻速運動，故應(yīng)為碰后運動過程，故碰撞發(fā)生在EF段；因此碰后的動量為：
P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）s₅f；
如果滿足動量守恒，則應(yīng)有碰前動量與碰后動量守恒，即：
m₁s₁f=（m₁+m₂）s₅f；
故答案為：m₁s₁f，（m₁+m₂）s₅f；m₁s₁f=（m₁+m₂）s₅f；EF．

點評 本題考查驗證動量守恒定律的實驗，要注意明確實驗原理熟悉實驗步驟，知道利用紙帶求速度的方法，同時注意利用紙帶進行該實驗時兩物體一定是粘在一起的．