Question

某同学设计了一个用打点计时器研究“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，他设计的具体装置如图（a）所示，在小车A后连着纸带．
①长木板右端下面垫放一小木片的原因是______；

②若已测得打点纸带如图（b）所示，A为运动的起点，各计数点间距分别记为AB、BC、CD和DE，用天平测得A、B两车的质量分别为m_A、m_B．，则需验证的表达式为：______．

Answer 1

【答案】分析：长木板右端下面垫放一小木片是为了平衡摩擦力；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BC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．P=mv=m
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）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．
碰前系统的动量即A的动量，则P₁=m_Av_A=m_A
碰后的总动量P₂=（m_A+m_B）v_共=（m_A+m_B）
所以则需验证的表达式为：m_A=（m_A+m_B）
即m_A?BC=（m_A+m_B）?DE
故答案为（1）平衡摩擦力；（2）m_A?BC=（m_A+m_B）?DE
点评：根据碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前1独自运动的速度，确定AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后，是解决本题的突破口．