Question

17．某同學設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：將打點計時器固定在光滑的長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車A的后面．讓小車A運動，小車B靜止．在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖1，碰撞時撞針插入橡皮泥把兩小車粘合成一體．他在安裝好實驗裝置后，先接通電源然后輕推小車A，使A獲得一定的速度，電磁打點計時器在紙帶上打下一系列的點，已知電源頻率為50Hz．

（1）實驗中打出的紙帶如圖2所示，并測得各計數(shù)點間距標在圖上，則應(yīng)選BC段計算A的碰前速度；應(yīng)選DE段計算A和B碰后的共同速度（選填：“BC”、“CD”或“DE”）．
（2）已測得小車A的質(zhì)量m₁=0.20kg，小車B的質(zhì)量m₂=0.10kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前總動量=0.21kg•m/s；碰后總動量=0.20kg•m/s．（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（3）由以上實驗結(jié)果，可知在誤差允許的范圍內(nèi)，AB碰撞過程中動量守恒．（填“守恒”或“不守恒”）

Answer 1

分析 （1）A與B碰后速度減小，通過紙帶上相等時間內(nèi)點跡的間隔大小確定哪段表示A的速度，哪段表示共同速度．
（2、3）求出碰前和碰后的速度大小，得出碰前和碰后總動量的大小，從而得出結(jié)論．

解答 解：（1）A與B碰后粘在一起，速度減小，相等時間內(nèi)的間隔減小，可知通過BC段來計算A的碰前速度，通過DE段計算A和B碰后的共同速度．
（2）由圖可知，BC=10.50cm=0.1050m；
DE=6.80cm=0.0680m；
A碰前的速度：v₁=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{5×0.02}$=1.05m/s；
碰后共同速度：v₂=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0680}{0.02×5}$=0.680．
碰前總動量：P₁=m₁v₁=0.2×1.05=0.21kg．m/s
碰后的總動量：P₂=（m₁+m₂）v₂=0.3×0.680=0.20kg．m/s
（3）由（2）中分析可知在誤差允許范圍內(nèi)，AB碰撞過程中，系統(tǒng)動量守恒．
故答案為：（1）BC    DE；（2）0.21      0.20（3）守恒

點評 本題考查動量守恒定律實驗驗證；解決本題的關(guān)鍵知道A與B碰后，速度減小，會通過紙帶求解速度的大小，同時掌握動量守恒實驗中存在誤差，只需要在誤差允許的范圍內(nèi)初末動量守恒即可．