Question

16．如图（a）所示，是某学习小组用打点计时器验证动量守恒定律的实验装置，在气垫导轨上悬浮停放甲、乙两滑块，甲滑块连接一穿过打点计时器的纸带．当甲滑块受到水平向右的瞬时冲量后，随即启动打点计时器，甲滑块运动一段距离后，与静止的乙滑块正碰并粘合成一体继续运动，纸带记录下碰撞前甲滑块和碰撞后两滑块运动情况如图（b）所示．已测得甲滑块的质量m_甲=0.40kg，乙滑块的质量m_乙=0.18kg，电源频率为50Hz．由测量结果可得：
（1）碰撞前甲滑块运动速度大小为0.60m/s；碰前两滑块的总动量为0.40kg•m/s； 碰后两滑块的总动量为0.23kg•m/s；（所有结果均保留两位有效数字）；
（2）碰撞前后，两滑块的总动量并不严格相等，你认为引起实验误差的主要原因是：纸带运动过程中受到摩擦力（测量计时点间距离时误差等）（答出一个原因即可）．

Answer 1

分析 （1）分析打出的纸带，根据平均速度方法可求得瞬时速度，再根据动量的定义即可求得碰撞前后的动量；
（2）明确实验原理，知道实验中误差来自于速度的测量，从而确定引起误差的原因．

解答 解：（1）由图（b）知：碰前打点计时器打出的两点间的距离约为：x₁=12cm=0.12m；
则甲滑块运动的速度大小为：v_甲=$\frac{x_{1}}{T}$=$\frac{0.12}{0.02}$=0.60m/s，
同理可知，碰后甲乙两滑块一起运动的速度大小为：v_共=0.40m/s，
碰前总动量为：P₁=m_甲v_甲=0.40×0.60=0.24kg•m/s，
碰后总动量为：P₂=（m_甲+m_乙）v_共=（0.4+0.18）×0.4=0.23kg•m/s
（2）实验中采用打点计时器测量速度，所以实验引起误差的主要原因是：纸带运动过程中受到摩擦力（测量计时点间距离时误差等）
故答案为：（1）0.60，0.24，0.23；（2）纸带运动过程中受到摩擦力（测量计时点间距离时误差等）

点评 明确甲、乙滑块的运动过程，能从纸带获取运动信息，知道纸带上中间部分计时点间距减小的过程是甲、乙相互作用尚未达到共同速度的过程．理解动量守恒定律的成立条件．