Question

2．物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的试验．步骤如下：
①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g
②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
③向气垫导轨通入压缩空气；
④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为△t=0.2s．照片如图：该组同学结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0～80cm刻度范围内；　第一次闪光时，滑块B恰好通过x=55cm处，滑块A恰好通过x=70cm处；碰撞后有一个物体处于静止状态．请问：

（1）以上情况说明碰后A（选填A或B）物体静止，滑块碰撞位置发生在60cm处；
（2）滑块碰撞时间发生在第一次闪光后0.1s；
（3）设向右为正方向，试分析碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是-0.2kg•m/s，碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是-0.2kg•m/s，以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是碰撞前后两物体的质量与速度的乘机之和．

Answer 1

分析 （1）由图可知，第2、3、4次闪光时A未发生移动，则唯一解释为A发生碰撞后速度为0．易知碰撞处为60cm
（2）碰撞后A向左做匀速运动，设其速度为v_A′，根据图象求出v_A′，碰撞到第二次闪光时A向左运动10cm，时间为t′，有V_A′•t′=10，第一次闪光到发生碰撞时间为t，有t+t′=△t，即可求出时间．
（3）通过计算，分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等．

解答 解：（1）、由图可知，A只有两个位置有照片，则说明A碰后保持静止，故碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间，碰撞后A静止，故碰撞发生在x=60cm处．
（2）、碰撞后A向左做匀速运动，设其速度为v_A′，
所以v_A′•△t=20，
碰撞到第二次闪光时A向左运动10cm，时间为t′
有v_A′•t′=10，
第一次闪光到发生碰撞时间为t，
有t+t′=△t，
得t=$\frac{△t}{2}$=$\frac{0.2}{2}$=0.1s；
c、设向右为正方向，碰撞前，B的速度大小为：v_B=$\frac{0.05}{0.1}$=0.5m/s，A的速度v_A=-$\frac{0.1}{0.1}$m/s=-1m/s，
则碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和P₁=m_Bv_B+m_Av_A=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．
碰撞后，A静止，B速度v_B′=$\frac{-0.2}{0.2}$=-1m/s，则碰撞后两滑块的动量P_B=-m_Bv_B′=-0.2×1=-0.2kgm/s．
以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是碰撞前后两物体的质量与速度的乘积之和．
故答案为：（1）A，60；（2）0.1；（3）-0.2，-0.2，碰撞前后两物体的质量与速度的乘积之和

点评 本题利用气垫导轨进行验证动量守恒定律的实验，要求能明确实验原理，注意碰撞前后两物体的位置从而明确位移和速度，再根据动量守恒定律列式即可求解．