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质弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;
d.用刻度尺测出滑块A的左端至挡板C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,记下滑块A、B分别到达挡板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A、B两滑块的动量大小并不完全相等,产生误差的原因是:
①______________________________________;
②______________________________。
(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?如能,请写出表达式。如不能,请说明理由________。
【答案】滑块到挡板的距离 气垫导轨可能不水平导致误差 滑块受到空气的阻力作用而导致误差
【解析】
(1)[1]为了验证动量守恒定律,需要测出滑块运动的速度,所以需要测量滑块到挡板的距离。
(2)[2]两滑块动量守恒,满足
滑块脱离弹簧后在导轨上做匀速直线运动
,
代入解得需要满足的方程
[3]气垫导轨可能不水平导致误差。
[4]滑块受到空气的阻力作用而导致误差。
(3)[5]弹簧从压缩状态恢复到原长,弹性势能全部转化为滑块动能,根据能量守恒定律
代入速度,解得弹性势能的表达式