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精英家教网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．某同学计划用图示装置来验证动量守恒定律，预设实验步骤如下：
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．按下电钮放开卡销，光电计时器分别记录A、B通过光电门C、D的时间t1和t2．
请完成下列问题：
（1）实验中还应测量的物理量是
 
．（用符号表示，并说明其意义）
（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
 
．
（3）该同学在实验中发现只有一台光电计数器能够正常使用，故他只测出了t1．根据动量守恒并利用测量出的有关数据，请你写出被压缩弹簧的弹性势能的表达式Ep=
 
．
分析：（1）验证动量守恒，应测出滑块的质量、滑块的位移与运动时间，然后验证动量是否守恒；根据动量守恒定律的表达式确定需要测量的物理量．
（2）根据动量守恒定律得出A、B的速度，结合能量守恒定律求出压缩弹簧的弹性势能．
解答：解：（1、2）实验时应先调整气垫导轨水平，把滑块放在合适的位置，测出滑块到两挡板的距离，然后释放滑块，测出滑块到两挡板的运动时间，根据滑块的位移与运动时间求出其速度，求出它们的动量，验证在该过程中动量是否守恒；
即验证动量守恒定律的表达式为：mA
l1
t1
-mB
l2
t2
=0
所以需要测量的物理量是A滑块到挡板的长度l1 和B滑块到挡板的长度l 2
（3）弹簧恢复原长时，A滑块的速度为：vA=
l1
t1
，根据动量守恒定律得：mAvA=mBvB，解得：vB=
mAvA
mB
=
mAl1
mBt1
．
根据能量守恒定律得：Ep=
1
2
mAvA2+
1
2
mBvB2=
mA(mA+mB)l12
2mBt12
．
故答案为：（1）A滑块到挡板的长度l1 和B滑块到挡板的长度l 2  
（2）mA
l1
t1
-mB
l2
t2
=0
（3）EP=
mA(mA+mB)l12
2mBt12
点评：本题考查了实验步骤、实验数据的处理等问题，知道实验目的、理解实验原理是正确解题的关键．
练习册系列答案
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（2011?兴宁区模拟）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
B的右端至D板的距离L2
B的右端至D板的距离L2
．
（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
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
．
（3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？
能
能
．如能，请写出表达式
EP=
1
2
mA
L12
t12
+
1
2
mB
L22
t22
EP=
1
2
mA
L12
t12
+
1
2
mB
L22
t22
．
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来探究碰撞中的不变量，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，静止地放置在气垫导轨上．
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
B的右端至D板的距离L2
B的右端至D板的距离L2
．
（2）利用上述测量的实验数据，得出关系式
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是
测量mA、mB、L1、L2、t1、t2时带来的误差；气垫导轨不水平；滑块与气垫导轨间有摩擦
测量mA、mB、L1、L2、t1、t2时带来的误差；气垫导轨不水平；滑块与气垫导轨间有摩擦
．
像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图1所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．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．
我们可以用带光电门E、F的气垫导轨以及形状相同、质量不等的滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图2所示，采用的实验步骤如下：
a．用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺示数如图3所示．读出滑块的宽度d=
1.015
1.015
cm．
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．按下电钮放开卡销，光电门E、F各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10-3s和3.4×10-3s．滑块通过光电门E的速度v1=
2.0
2.0
 m/s，滑块通过光电门F的速度；v2=
3.0
3.0
 m/s（结果保留两位有效数字）
e．关闭电源，停止实验．
（1）完成以上步骤中的填空；
（2）以上步骤中缺少的必要步骤是
用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB．
用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB．

（3）利用上述测量的物理量，写出验证动量守恒定律的表达式是
则有mAv1+mB（-v2）=0．
则有mAv1+mB（-v2）=0．
．
（2010?天津模拟）（1）某同学做“双缝干涉测光的波长”实验时，相邻两条亮纹间的距离用带有螺旋测微器的测量头测出，如图所示．测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐时螺旋测微器的示数为
4.946
4.946
mm．
（2）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
B的右端至D板的距离L2
B的右端至D板的距离L2
．
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
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
mA
L1
t1
-mB
L2
t2
=0
．
③利用上述实验数据还可以求出被压缩弹簧的弹性势能的大小，请写出弹性势能表达式为
EP=
1
2
mA（
L1
t1
）2+
1
2
mB（
L2
t2
）2，
EP=
1
2
mA（
L1
t1
）2+
1
2
mB（
L2
t2
）2，

（3）实验桌上有下列实验仪器：
A．待测电源（电动势约3V，内阻约7Ω）：
B．直流电流表（量程0～0.6～3A，0.6A档的内阻约0.5Ω，3A档的内阻约0.1Ω：）
C．直流电压表（量程0～3～15V，3V档内阻约5kΩ，15V档内阻约25kΩ）：
D．滑动变阻器（阻值范围为0～15Ω，允许最大电流为1A）：
E．滑动变阻器（阻值范围为0～1000Ω，允许最大电流为0.2A）：
F．开关、导线若干：
请解答下列问题：
①利用给出的器材测量电源的电动势和内阻，要求测量有尽可能高的精度且便于调节，应选择的滑动变阻器是
D
D
（填代号），应选择的电流表量程是
0～0.6A
0～0.6A
（填量程），应选择的电压表量程是
0～3V
0～3V
（填量程）．
②根据某同学测得的数据得知电动势E=3V，内阻r=6Ω，某小灯泡的伏安特性曲线如图所示，将此小灯泡与上述电源组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为
0.375W
0.375W
W．（保留3位有效数字）

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