Question

16．如圖所示，某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器“驗證動量守恒定律”的實驗：在小車A左端粘有橡皮泥，瞬間輕推動A車使之做勻速運動，與靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，在小車A的右端連著紙帶，小車運動，頻率為50Hz的打點計時器將打出一系列帶點紙帶；在長木板下墊著小木片以平衡摩擦力．則：
（1）若已得到打點紙帶如圖所示，并將測出各計數(shù)點間距且已標在圖上，紙帶上A點為開始運動的第一點，那么，A、B兩個計數(shù)點間的時間間隔為0.1s，應(yīng)選DE段來計算A車和B車碰后的共同速度．
（2）已測得小車A、B的質(zhì)量分別為600g、300g，由以上測量結(jié)果可得，碰撞前的總動量=0.630kg•m/s；碰后的總動量=0.626kg•m/s．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)紙帶求出兩計數(shù)點間的時間間隔；小車做勻速直線運動時，在相等時間內(nèi)小車的位移相等，分析紙帶，根據(jù)紙帶分析答題．
（2）根據(jù)圖示知道求出碰撞前后小車的速度，然后根據(jù)動量的計算公式求出動量．

解答 解：（1）電源頻率為50Hz，則打點周期為：0.02s，A、B兩點間的時間間隔：t=0.02×5=0.1s；
碰撞過程是一個變速運動的過程，而A和B碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應(yīng)選DE段來計算碰后共同的速度．
（2）由圖示紙帶可知，碰撞前A車的速度：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{10.50×1{0}^{-2}m}{0.1s}$=1.05m/s，B車的速度：v_B=0，
碰撞后A、B兩車的速度：v=$\frac{DE}{t}$=$\frac{6.95×1{0}^{-2}m}{0.1s}$=0.695m/s，兩車的質(zhì)量分別為：m_A=600g=0.6kg，m_B=300g=0.3kg，
碰撞前總動量為：P=m_Av_A=0.6×1.05=0.630kg•m/s，碰撞后總動量：P′=（m_A+m_B）v=（0.6+0.3）×0.695≈0.626kg•m/s；
故答案為：（1）0.1；DE；（2）0.630；0.626．

點評 驗證碰撞過程動量守恒，小車碰撞前后做勻速直線運動，為滿足實驗要求，實驗時要平衡摩擦力、根據(jù)紙帶求出碰撞前后的速度，然后驗證動量守恒定律；知道實驗原理是正確解題的關(guān)鍵．