Question

像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图1所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．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．
我们可以用带光电门E、F的气垫导轨以及形状相同、质量不等的滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图2所示，采用的实验步骤如下：
a．用游标卡尺测量小滑块的宽度d，卡尺示数如图3所示．读出滑块的宽度d=

1.015

cm．
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弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上．
d．按下电钮放开卡销，光电门E、F各自连接的计时器显示的挡光时间分别为5.0×10^-3s和3.4×10^-3s．滑块通过光电门E的速度v₁=

2.0

 m/s，滑块通过光电门F的速度；v₂=

3.0

 m/s（结果保留两位有效数字）
e．关闭电源，停止实验．
（1）完成以上步骤中的填空；
（2）以上步骤中缺少的必要步骤是

用天平分别测出滑块A、B的质量m_A、m_B．

（3）利用上述测量的物理量，写出验证动量守恒定律的表达式是

则有m_Av₁+m_B（-v₂）=0．

．

Answer 1

分析：游标卡尺的读数的方法是先读主尺的刻度，再看游标尺上有多少个刻度n，再看游标尺的第几个刻度线m与主尺上的刻度线对齐，则游标尺的读数为m×

1

n

mm，则总的读数为主尺上的读数+游标尺的读数为m×

1

n

mm．
滑块的宽度除以滑块通过光电门的时间即为滑块通过光电门时的速度．
由于系统水平方向所受合外力为0，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为0，故在释放后系统的动量仍然为0，则有m_Av₁+m_B（-v₂）=0．

解答：解：（1）滑块的宽度应该是主尺的示数1cm与副尺的示数的和，而副尺共有20个小格，即精确到

1

20

mm，由于第三个小格与主尺刻度线对齐，故读数为

1

20

mm×3=0.15mm，所以滑块的宽度为d=1cm+0.15mm=1cm+0.015cm=1.015cm
  滑块通过光电门E的速度v₁=

d

△t1

=

1.015×10-2

5.0×10-3

=2.0 m/s
滑块通过光电门F的速度v₂=

d

△t2

=

1.015×10-2

3.4×10-3

=3.0m/s
（2）由于要验证动量守恒定律，故需要知道物体的质量，所以必须用天平分别测出滑块A、B的质量m_A、m_B．
（3）由于系统水平方向所受合外力为0，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为0，故在释放后系统的动量仍然为0，则有m_Av₁+m_B（-v₂）=0．
本题的答案为：（1）1.015   2.0    3.0
（2）用天平分别测出滑块A、B的质量m_A、m_B．
（3）则m_Av₁+m_B（-v₂）=0．

点评：一定要掌握游标卡尺的读数的方法，这是高考的重点内容．