题目内容

【题目】气垫导轨是常用的一种实验仪器.它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫,使滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计),
采用的实验步骤如下:
a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB
b.调整气垫导轨,使导轨处于水平.
c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上.
d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1
e.按下电钮放开卡销,同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2

(1)实验中还应测量的物理量是
(2)利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定律的表达式是 , 上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因可能是(至少写出两点)
(3)利用上述实验数据是否可以测出被压缩弹簧的弹性势能的大小?(填“可以”或“不可以”)

【答案】
(1)B的右端至D板的距离L2
(2)mA ﹣mB =0,测量时间、距离、质量等存在误差,由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差.
(3)可以
【解析】解:(1)因系统水平方向动量守恒即:mAvA﹣mBVB=0,由于系统不受摩擦,故滑块在水平方向做匀速直线运动故有:vA= ,vB= ,所以还要测量的物理量是:B的右端至D板的距离L2.(2)若要验证动量守恒定律则:mAvA﹣mBVB=0,带入得:mA ﹣mB =0;由实验原理与实验步骤可知,产生误差的原因:①L1、L2、t1、t2、mA、mB的数据测量误差;②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程;③滑块并不是做标准的匀速直线运动滑块与导轨间有少许摩擦力.④气垫导轨不完全水平;(3)根据能量守恒定律被压缩弹簧的弹性势能Ep= mAvA2+ mBvB2

将vA,vB代入上式得:EP mA2+= mA2,可以测出弹簧的弹性势能;

所以答案是:(1)B的右端至D板的距离L2;(2)mA ﹣mB =0;测量时间、距离、质量等存在误差,由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差.(3)可以.

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