Question

12．某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续作匀速运动．他设计的具体装置如图1所示．在小车A后连着纸带，电火花打点计时器电源频率为50Hz．

①长木板下垫着小木片的目的是：平衡摩擦力；
②该同学使用的是电火花打点计时器，每次实验应使用2条纸带；
③若该同学已得到打点纸带如图2所示，A为运动起始的第一点，则应选_BC段来计算A的碰前速度，应选_DE段来计算A和B碰后的共同速度．（以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）；
④已测得小车A的质量m₁=0.40kg，小车B的质量m₂=0.20kg．由以上测量结果可得：碰前总动量=_0.42kg•m/s，碰后总动量=_0.417 kg•m/s．
⑤该实验结果表明，在误差范围内碰撞前后系统的总动量守恒．

Answer 1

分析 下车碰撞前后要做匀速直线运动，所受合外力为零，因此实验要平衡摩擦力；
小车做匀速直线运动时，在相等时间内小车的位移相等，分析纸带，根据纸带分析答题．由纸带求解物体的速度，再由动量的表达式求解动量，从而明确动量是否守恒．

解答 解：①长木板右端下面垫放一小木片是为了平衡摩擦力，让重力沿斜面的分量平衡滑块与木板间的摩擦力；
②若使用电火花式打点计时器，为了打点清晰，应使两条纸带，从而在运动中能带动墨粉盘转动，使打点清晰；
②推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；
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DE段来计算碰后共同的速度．
④碰前小车的速度为诶：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{0.02×5}$=1.05m/s，
碰前的总动量为：P=m_Av_A=0.4×1.05=0.420kg•m/s；
碰后小车的共同速度为：v=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{0.02×5}$=0.695m/s，
碰后的动量为：P′=（m_A+m_B）v=（0.4+0.2）×0.695=0.417kg•m/s；
⑤比较碰撞前后的动量可知，在误差允许范围内，可以认为系统动量守恒；
故答案为：①平衡摩擦力；②2；③BC，DE；②0.420kg•m/s；0.417kg•m/s．⑤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．