Question

12．某兴趣小组设计了一个寻求碰撞前后不变量的实验．实验器材有：打点计时器、低压交流电源（f=50Hz）、纸带、刻度尺、表面光滑的平直金属轨道、带撞针的小车甲、带橡皮泥的小车乙、天平．
该小组实验的主要步骤有：
A．用天平测出甲的质量m₁=0.50kg，乙的质量m₂=0.25kg
B．更换纸带重复操作三次
C．接通电源，并给甲车一定的初速度v_甲
D．将平直轨道放在水平桌面上，在其一端固定打点计时器，连接电源
E．将小车甲靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，将小车乙静止地放在平直轨道中间位置
（1）上述实验步骤合理的顺序为ADECB，
（2）从打下的纸带中，选取比较理想的一条，如图2所示，请补充完成下表（均保留两位有效数字）

	甲车	乙车	甲乙整体
m/kg	0.50	0.25	0.75
v/（m•s-1）		0
$\frac{v}{m}$		0
mv		0
mv2		0

（3）根据以上数据寻找出碰撞前后不变量的表达式为m_甲v_甲+m_乙v_乙=（m_甲+m_乙）v_共．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理以及实验过程，从而得出正确的实验步骤；
（2）根据平均速度公式可得出碰撞前后的速度，再分别根据表格求出对应的数值；
（3）根据表格进行分析，明确守恒量，从而求出对应的表达式．

解答 解：（1）在实验中首先需要测量出两滑块的质量，然后再安装装置，安装时先要将轨道放置在桌面上，然后将小车放在轨道上，并且靠近打点计时器，接通电源后开始实验，要注意多次重复实验，故步骤为：ADECB；
（2）碰前的速度v=$\frac{AC}{2T}$=$\frac{2×6.00×1{0}^{-2}}{2×0.02}$=3.0m/s
则$\frac{v}{m}$=$\frac{3.0}{0.5}$=6.0m/kgs；
mv=0.5×3.0=1.5kgm/s；
mv²=0.5×9=4.5kg（m/s）²；
碰后做匀速运动，应以FH段时行分析，速度v'=$\frac{FH}{2T}$=$\frac{2×4×1{0}^{-2}}{2×0.02}$=2.0m/s
则$\frac{v}{m}$=$\frac{2.0}{0.25}$=2.7m/kgs；
mv=0.25×2.0=1.5kgm/s；
mv²=0.5×4=3.0kg（m/s）²；
将以上数据写入表格，如下表所示：

	甲车	乙车	甲乙整体
m/kg	0.50	0.25	0.75
v/（m•s-1）	3.0	0	2.0
$\frac{v}{m}$	6.0	0	2.7
mv	1.5	0	1.5
mv2	4.5	0	3.0

（3）根据表格数据可知，守恒的量应是mv；
故表达式为：
m_甲v_甲+m_乙v_乙=（m_甲+m_乙）v_共
故答案为：（1）ADECB；（2）如上表；（3）m_甲v_甲+m_乙v_乙=（m_甲+m_乙）v_共

点评 本题考查验证动量守恒的实验，要注意明确实验原理，根据实验原理即可明确正确的方法和步骤，本实验中质量可以最后测量，故步骤答案并不唯一，同时要注意明确动量守恒的正确表达式的书写．