Question

17．小明同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验．如图甲所示，长木板下垫着小木片以平衡两车的摩擦力；让小车A做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动；在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz．

（1）某次实验测得纸带上各计数点的间距如图乙所示，A为运动的起点，选AB段来计算小车A碰撞前的速度，则速度大小为3.15m/s，那么应选CD段来计算小车A和B碰后的共同速度．（选填BC或CD）（计算结果保留三位有效数字）
（2）若测得小车A的质量m₁=0.40kg，小车B的质量m₂=0.20kg，那么碰撞前两小车的总动量大小为1.26kg•m/s，碰后两小车的总动量大小为1.25kg•m/s．（计算结果保留三位有效数字）
（3）由本次实验获得的初步结论是：在误差允许的范围内，碰撞前后总动量守恒．（选填守恒或不守恒）

Answer 1

分析 （1）小车做匀速直线运动时，在相等时间内的位移相等，分析小车的运动过程，然后答题；
（2）根据打出的纸带由速度公式求出小车的速度，然后由P=mv求出动量．
（3）根据得出的碰撞前后的动量关系可分析系统动量是否守恒．

解答 解：（1）AB段位移为AB=31.50cm=0.3150m，故对应的速度v_A=$\frac{AB}{t}$=$\frac{0.3150}{0.02×5}$=3.15m/s；
碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选CD段来计算碰后共同的速度．
（2）由图乙可知，CD段的距离为CD=20.85cm=0.2085m；
则碰前小车的速度为：v=$\frac{CD}{t}$=$\frac{0.2085}{0.02×5}$=2.085m/s，
碰前的总动量为：P=m_Av_A=0.4×3.15=1.26kg•m/s；
碰后的动量为：P′=（m_A+m_B）v=（0.4+0.2）×2.085=1.25kg•m/s；
（3）根据碰撞前后的动量关系可知在误差允许的范围内系统动量守恒．
故答案为：（1）3.15m/s；CD；（2）1.26；1.25；（3）守恒．

点评 本题考查了验证动量守恒定律实验，分析清楚小车运动过程，运用速度公式、动量计算公式即可正确解题，要掌握根据纸带求速度的方法．