Question

【题目】某同学利用光电门和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔,向导轨空腔内不断通入压缩空气,空气会从小孔中喷出使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。

下面是实验的主要步骤：

①用游标卡尺测量遮光条的宽度d示数如图乙所示;

②安装好气垫导轨调节气垫导轨底座螺母,观察导轨上的气泡仪,使_____________;

③向气垫导轨通入压缩空气

④把滑块2放在气垫导轨上的光电门之间;然后让滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮筋;

⑤释放滑块1滑块1通过光电门1的时间为0.008s

⑥滑块1与静止的滑块2碰撞后粘合在一起,通过光电门2的时间为0.014s;

⑦用天平测得滑块1的质量310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为200g。

(1)遮光条的宽度d=______mm

(2)请完善实验步骤②中的内容;

(3)计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量______kg·m/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为______kg·m/s(保留二位有效数字);

(4)试说明(3)中两结果不完全相等的主要原因是________________。

Answer 1

【答案】使气垫导轨水平； 2.30mm； 0.089； 0.084； 气垫导轨没有水平，存在阻力

【解析】

（1）调节气垫导轨底座螺母，当气垫导轨水平时，滑块受到的摩擦力几乎为零；

（2）由图知，游标卡尺主尺读数为0.2cm=2mm，游标尺第6条刻度线和主尺对应最齐，故游标尺读数为6×0.05=0.30mm，故遮光条宽度d=2mm+0.30mm=2.30mm；

（3）由⑤可知，滑块1通过光电门1的时间为t1=0.008s
此时滑块1的速度为；故碰前总动量为P=m1v1=m1
代入数据，得P=0.089kgm/s
由⑥知，滑块1与静止的滑块2碰撞后粘合在一起，通过光电门2的时间t2=0.014s
此时滑块1和滑块2的速度为
故碰后总动量为P'=（m1+m2）v2=（m1+m2）
代入数据，得P'=0.084kgm/s
（4）对（3）中结果分析可知，碰撞前后总动量不相等，主要原因是气垫导轨没有水平，存在阻力。