Question

12．某同學設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，并測得各計數點間距標在圖上，則應選BC段計算A的碰前速度；應選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的質量m₁=0.20kg，小車B的質量m₂=0.10kg，由以上測量結果可得：碰前總動量=0.21kg•m/s；碰后總動量=0.20kg•m/s．（計算結果保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）A與B碰后速度減小，通過紙帶上相等時間內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）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，從而得出結論．

解答 解：（1）A與B碰后粘在一起，速度減小，相等時間內的間隔減小，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）A碰前的速度：${v}_{1}=\frac{\overline{BC}}{t}=\frac{0.105}{0.1}m/s=1.05m/s$
碰后共同速度：${v}_{2}=\frac{\overline{DE}}{t}=\frac{0.0695}{0.1}m/s=0.695m/s$．
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=0.3×0.695=0.20kg．m/s
可知在誤差允許范圍內，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

點評 本題考查動量守恒定律實驗驗證；解決本題的關鍵知道A與B碰后，速度減小，會通過紙帶求解速度的大小．