Question

5．在《探究碰撞中的不变量》实验中：
（1）甲同学利用水平放置的气垫导轨做的实验，如图1所示，图中A、B装置叫光电门，其作用是测量两滑块碰撞前后的速度．
（2）乙同学设计了一个用打点计时器《探究碰撞中的不变量》的实验，在小车1的前端粘有橡皮泥，推动小车1使之作匀速运动，然后与原来静止在前方的小车2相碰并粘合在一起，继续作匀速运动，他设计的具体装置如图2所示，在小车1后连着纸带，电磁打点计时器电源频率50H_Z，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．
①若已得到打点纸带如图3，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则应选BC段来计算小车1的碰前速度，应选取DE段来计算小车1和2碰后共同速度（以上两格填AB或BC或CD或DE）．碰前小车1的速度v_A=1.05m/s；碰后小车1和2速度大小v_AB=0.69m/s．
②已测得小车1的质量m₁=0.40kg，小车2的质量m₂=0.20kg；经探究后，碰撞前的不变量为m₁•v_A；碰撞后的不变量为（m₁+m₂）•v_AB．（用题给字母表示）

Answer 1

分析 （1）明确光电门的形状及光电门的作用；
（2）碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前A独自运动的速度，确定AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后，在匀速运动时在相同的时间内通过的位移相同，所以BC应为碰撞之前匀速运动阶段，DE应为碰撞之后匀速运动阶段．
物体发生的位移与发生这些位移所用时间的比值等于匀速运动的物体在该段时间内的速度，由动量定义式求出动量．

解答 解：（1）由图可知AB为光电门；其作用时通过记录物体通过的时间来计算滑块碰撞前后的速度；
（2）①由于碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前A独自运动的速度，故AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后．
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．
碰前小车的速度为：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{0.02×5}$=1.05m/s，
碰后小车的共同速度为：v_AB=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{0.02×5}$≈0.69m/s，
碰前系统的动量即A的动量，则P₁=m₁v_A
碰后的总动量P₂=（m₁+m₂）v_AB
故答案为：（1）光电门，测量两滑块碰撞前后的速度；（2）①BC   DE    1.05；0.69；②m₁•v_A    （m₁+m₂）•v_AB

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．