Question

15．某實驗小組同學(xué)為“驗證動量守恒定律”設(shè)置實驗裝置如圖甲所示，放在長木板上的小車A的前端粘有橡皮泥，現(xiàn)推動小車A使之做勻速運動．然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，在小車A后連接紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz．

（1）下列說法正確的是AC．
A．需在長木板右端下面適當(dāng)位置處墊放小木塊用以平衡摩擦力
B．實驗中A車的質(zhì)量必須大于B車的質(zhì)量
C．兩車分別裝上橡皮泥和撞針是為了碰撞后使兩車粘在一起
D．實驗時先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點計時器的電源
（2）現(xiàn)獲得一條紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距（已標(biāo)在圖上）．a(chǎn)為運動起始的第一點，則應(yīng)選bc段來計算A車的碰前速度，應(yīng)選de段來計算A車和B車碰后的共同速度（以上兩空填“ab”或“bc“或“cd’’或“如”）．

（3）已測得小車A的質(zhì)量m₁=0.35kg，小車B的質(zhì)量m₂=0.18kg，由以上測量結(jié)果可得碰前總動量為1.10kg•m/s，碰后總動最為1.08kg．m/s．由此該小組同學(xué)得出實驗結(jié)論為在誤差允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)動量守恒（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，根據(jù)實驗要求和方法確定實驗方法以及注意事項；
（2）小車做勻速直線運動時，在相等時間內(nèi)的位移相等，分析小車的運動過程，然后答題；
（3）根據(jù)圖象，由速度公式求出小車的速度，然后由P=mv求出動量，從而驗證動量是否守恒．

解答 解：（1）A、為保證碰撞前后小車勻速直線運動且碰撞過程中動量守恒，因此試驗中需要平衡摩擦力，故A正確；
B、根據(jù)實驗原理可知，本實驗中不需要滿足小車A的質(zhì)量大于小車B的質(zhì)量，故B錯誤；
C、本實驗中測量速度用的是打點計時器，因此碰撞后兩小車必須粘在一起才能測出系統(tǒng)的末動量，故C正確；
D、打點計時器使用過程中應(yīng)先通電，后釋放小車，故D錯誤；
故選：AC．
（2）從紙帶上的點跡和數(shù)據(jù)看到，ab段表示小車A處于加速階段，bc小車A處于勻速運動，cd表示小車A與小車B處于碰撞緩沖階段，de表示小車A、B碰后一起做勻速直線運動，選bc段來計算A的碰前速度，應(yīng)選de段來計算A和B碰后的共同速度；
（3）由圖可知，bc=31.50cm=0.3150m；
de=20.38mm=0.2038m；
則計算小車A碰撞前的速度 v₀=$\frac{0.3150}{0.1}$=3.150m/s，碰撞前的總動量為：
P_初=m₁v₀=0.35×3.150=1.10kgm/s；，
兩車碰撞后的速度為：v_共=$\frac{0.2038}{0.1}$=2.038m/，
碰撞后的總動量為：P_末=（m₁+m₂）v_共=（0.35+0.18）×2.038=1.08m/s；
由此得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)系統(tǒng)動量守恒．
故答案為：（1）AC；（2）bc，de；（3）在誤差允許的范圍內(nèi)系統(tǒng)動量守恒．

點評 本題考查動量守恒定律的實驗驗證，解題的關(guān)鍵在于分析清楚小車運動過程，運用速度公式、動量計算公式即可正確解題．