Question

8．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)：他將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板的一端，長(zhǎng)木板下墊著小木塊用以平衡摩擦力，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車A的后面，小車A的碰撞端裝上撞針，小車B的碰撞端粘有橡皮泥，具體裝置如圖1所示．現(xiàn)推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并連接成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz．
（1）若已得到一條如圖2所示的紙帶，并將測(cè)得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，C點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選FG段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度（以上兩空選填“CD”或“DE”或“EF”或“FG”）．
（2）已測(cè)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(cè)量結(jié)果可得：碰前m₁v_A+m₂v_B=0.420kg•m/s；碰后m₁v_A′+m₂v_B′=0.417 kg•m/s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是在誤差允許的范圍內(nèi)，動(dòng)量守恒．

Answer 1

分析 （1）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(guò)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．
（2）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$\frac{x}{t}$

解答 解：（1）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CE應(yīng)在碰撞之前，F(xiàn)G應(yīng)在碰撞之后．
推動(dòng)小車由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故小車有個(gè)加速過(guò)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(guò)的位移相同，故DE段為勻速運(yùn)動(dòng)的階段，故選DE計(jì)算碰前的速度；
碰撞過(guò)程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)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(guò)相同的位移，故應(yīng)選FG段來(lái)計(jì)算碰后共同的速度．
故答案為DE；FG；
（2）碰前系統(tǒng)的動(dòng)量即A的動(dòng)量，則P₁=m₁v₁=m₁$\frac{DE}{5T}$=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）$\frac{FG}{5T}$=（0.40+0.20）×$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.417kg•m/s
在誤差允許的范圍內(nèi)，可認(rèn)為碰撞前后動(dòng)量近似相等，即動(dòng)量守恒；
故答案為：（1）DE；FG　（2）0.420　0.417　在誤差允許的范圍內(nèi)，動(dòng)量守恒

點(diǎn)評(píng) 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．