Question

16．如图所示，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左端粘有橡皮泥，瞬间轻推动A车使之做匀速运动，与静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车A的右端连着纸带，小车运动，频率为50Hz的打点计时器将打出一系列带点纸带；在长木板下垫着小木片以平衡摩擦力．则：
（1）若已得到打点纸带如图所示，并将测出各计数点间距且已标在图上，纸带上A点为开始运动的第一点，那么，A、B两个计数点间的时间间隔为0.1s，应选DE段来计算A车和B车碰后的共同速度．
（2）已测得小车A、B的质量分别为600g、300g，由以上测量结果可得，碰撞前的总动量=0.630kg•m/s；碰后的总动量=0.626kg•m/s．（结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据纸带求出两计数点间的时间间隔；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．
（2）根据图示知道求出碰撞前后小车的速度，然后根据动量的计算公式求出动量．

解答 解：（1）电源频率为50Hz，则打点周期为：0.02s，A、B两点间的时间间隔：t=0.02×5=0.1s；
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．
（2）由图示纸带可知，碰撞前A车的速度：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{10.50×1{0}^{-2}m}{0.1s}$=1.05m/s，B车的速度：v_B=0，
碰撞后A、B两车的速度：v=$\frac{DE}{t}$=$\frac{6.95×1{0}^{-2}m}{0.1s}$=0.695m/s，两车的质量分别为：m_A=600g=0.6kg，m_B=300g=0.3kg，
碰撞前总动量为：P=m_Av_A=0.6×1.05=0.630kg•m/s，碰撞后总动量：P′=（m_A+m_B）v=（0.6+0.3）×0.695≈0.626kg•m/s；
故答案为：（1）0.1；DE；（2）0.630；0.626．

点评 验证碰撞过程动量守恒，小车碰撞前后做匀速直线运动，为满足实验要求，实验时要平衡摩擦力、根据纸带求出碰撞前后的速度，然后验证动量守恒定律；知道实验原理是正确解题的关键．