题目内容

【题目】某同学利用打点计时器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安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;

②向气垫导轨通入压缩空气;

③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;

④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;

⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;已知碰后两滑块一起运动;

⑥先______________________________,然后____________________,让滑块带动纸带一起运动;

⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图乙所示;

⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为305 g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为200 g.

(1)试着完善实验步骤⑥的内容.

(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点,计算可知两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为____________kg·m/s;两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为___________kg·m/s.(保留3位有效数字)

(3)实验结论:______________________________________________________________.

【答案】 接通打点计时器电源 再放开滑块 0.610 0.606 在误差允许范围内,系统在碰撞前后满足动量守恒

【解析】试题分析:使用打点计时器时,先接通电源后释放纸带;本实验为了验证动量守恒定律设置滑块在气垫导轨上碰撞,用打点计时器纸带的数据测量碰前和碰后的速度,计算前后的动量,多次重复,在实验误差允许的范围内相等,则动量守恒定律得到验证.

(1)使用打点计时器时,先接通电源后释放纸带,所以先接通打点计时器的电源,后放开滑块1;

(2)放开滑块1后,滑块1做匀速运动,跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动,根据纸带的数据得:碰撞前滑块1的动量为:,滑块2的动量为零,所以碰撞前的总动量为0.610kgm/s;碰撞后滑块1、2速度相等,所以碰撞后总动量为:

(3)从(2)中计算的结果来看,在误差允许范围内,系统在碰撞前后满足动量守恒

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