Question

17．某实验小组通过实验来验证碰撞过程中动量守恒，所用实验装置如图甲所示：打点计时器固定在长木板的一端，质量为m₁的小车静止在长木板上，纸带固定在小车上并穿过打点计时器，调整木板一端的高度，开启打点计时器电源，轻推小车，使纸带上打出的点迹清晰且间距均匀．在木板中部放上质量为m₂的小车（两小车材质相同），重复实验，m₂上贴有粘合装置可以使两车碰撞后粘合在一起运动．某次实验该组同学打出的纸带如图乙所示，若交流电源的频率为f，则碰撞前系统的动量为m₁s₁f，碰撞后系统的动量为m₁s₁f，若两车相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为m₁s₁f=（m₁+m₂）s₅f（用题中所给字母表示），根据纸带判断碰撞发生在EF段（用纸带上所给大写字母表示）．

Answer 1

分析 分析纸带明确碰撞前后均为匀速运动，根据速度公式可以求得碰撞前后的速度，从而求出动量，再根据动量守恒定律列式即可求解．

解答 解：由纸带可知，两车碰撞前的速度为：${v}_{1}=\frac{{S}_{1}}{T}={S}_{1}f$
则碰撞前的动量为：P₁=m₁s₁f，
同理可知，碰后的速度为：v₂=$\frac{{s}_{3}}{T}$=S₃f；
由图可知，FGHI段为匀速运动，故应为碰后运动过程，故碰撞发生在EF段；因此碰后的动量为：
P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）s₅f；
如果满足动量守恒，则应有碰前动量与碰后动量守恒，即：
m₁s₁f=（m₁+m₂）s₅f；
故答案为：m₁s₁f，（m₁+m₂）s₅f；m₁s₁f=（m₁+m₂）s₅f；EF．

点评 本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理熟悉实验步骤，知道利用纸带求速度的方法，同时注意利用纸带进行该实验时两物体一定是粘在一起的．