Question

16．某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)．在足夠大的水平平臺(tái)上的A點(diǎn)放置一個(gè)光電門，水平平臺(tái)上A點(diǎn)右側(cè)摩擦很小，可忽略不計(jì)，左側(cè)為粗糙水平面，當(dāng)?shù)刂亓�加速度大小為g．采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
A．在小滑塊?上固定一個(gè)寬度為d的窄擋光片；
B．用天平分別測(cè)出小滑塊（含擋光片）和小球b的質(zhì)量m、m_b；
C．在?和b間用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的輕短彈簧，靜止放置在平臺(tái)上；
D．細(xì)線燒斷后，a、b瞬間被彈開(kāi)，向相反方向運(yùn)動(dòng)；
E．記錄滑塊?通過(guò)光電門時(shí)擋光片的遮光時(shí)間t；
F．小球b從平臺(tái)邊緣飛出后，落在水平地面的B點(diǎn)，用刻度尺測(cè)出平臺(tái)距水平地面的高度h及平臺(tái)邊緣鉛垂線與B點(diǎn)之間的水平距離s_b；
G．改變彈簧壓縮量，進(jìn)行多次測(cè)量．

（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的寬度，如圖乙所示，則遮光條的寬度為2.550mm．
（2）該實(shí)驗(yàn)要驗(yàn)證“動(dòng)量守恒定律”，則只需驗(yàn)證兩物體a、b彈開(kāi)后的動(dòng)量大小相等，即m_a$\fracy6dvvwn{t}$=m_bs_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$．（用上述實(shí)驗(yàn)所涉及物理量的字母表示）

Answer 1

分析 （1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀；
（2）根據(jù)兩小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)和光電門的性質(zhì)明確兩球的速度，再根據(jù)動(dòng)量守恒定律列式進(jìn)行分析即可明確如何才能保證動(dòng)量守恒；

解答 解：（1）螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為2.5mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×5.0mm=0.050mm，所以最終讀數(shù)為：5.5mm+0.050mm=2.550mm．
（2）燒斷細(xì)線后，a向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)光電門，根據(jù)速度公式可知，a經(jīng)過(guò)光電門的速度為：v_a=$\fracwbyyfey{t}$；
故a的動(dòng)量為：P_a=m_a$\fracz30qr14{t}$
b離開(kāi)平臺(tái)后做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得：
h=$\frac{1}{2}$gt²
s_b=v_bt
解得：v_b=s_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
動(dòng)量大�。篜_b=m_bs_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
若動(dòng)量守恒，設(shè)向右為正，則有：0=m_bv_b-m_av_a
即m_a$\fracljkxxii{t}$=m_bs_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$
故答案為：（1）2.550；（2）m_a$\fracwo0wnm6{t}$，m_bs_b$\sqrt{\frac{g}{2h}}$

點(diǎn)評(píng) 本題為探究型實(shí)驗(yàn)，解題的關(guān)鍵在于分析題意，明確實(shí)驗(yàn)原理，再根據(jù)對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律進(jìn)行分析求解；要注意明確驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律以及光電門和平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的正確應(yīng)用．