Question

15．某实验小组同学为“验证动量守恒定律”设置实验装置如图甲所示，放在长木板上的小车A的前端粘有橡皮泥，现推动小车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，在小车A后连接纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz．

（1）下列说法正确的是AC．
A．需在长木板右端下面适当位置处垫放小木块用以平衡摩擦力
B．实验中A车的质量必须大于B车的质量
C．两车分别装上橡皮泥和撞针是为了碰撞后使两车粘在一起
D．实验时先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源
（2）现获得一条纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）．a为运动起始的第一点，则应选bc段来计算A车的碰前速度，应选de段来计算A车和B车碰后的共同速度（以上两空填“ab”或“bc“或“cd’’或“如”）．

（3）已测得小车A的质量m₁=0.35kg，小车B的质量m₂=0.18kg，由以上测量结果可得碰前总动量为1.10kg•m/s，碰后总动最为1.08kg．m/s．由此该小组同学得出实验结论为在误差允许的范围内，系统动量守恒（计算结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，根据实验要求和方法确定实验方法以及注意事项；
（2）小车做匀速直线运动时，在相等时间内的位移相等，分析小车的运动过程，然后答题；
（3）根据图象，由速度公式求出小车的速度，然后由P=mv求出动量，从而验证动量是否守恒．

解答 解：（1）A、为保证碰撞前后小车匀速直线运动且碰撞过程中动量守恒，因此试验中需要平衡摩擦力，故A正确；
B、根据实验原理可知，本实验中不需要满足小车A的质量大于小车B的质量，故B错误；
C、本实验中测量速度用的是打点计时器，因此碰撞后两小车必须粘在一起才能测出系统的末动量，故C正确；
D、打点计时器使用过程中应先通电，后释放小车，故D错误；
故选：AC．
（2）从纸带上的点迹和数据看到，ab段表示小车A处于加速阶段，bc小车A处于匀速运动，cd表示小车A与小车B处于碰撞缓冲阶段，de表示小车A、B碰后一起做匀速直线运动，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；
（3）由图可知，bc=31.50cm=0.3150m；
de=20.38mm=0.2038m；
则计算小车A碰撞前的速度 v₀=$\frac{0.3150}{0.1}$=3.150m/s，碰撞前的总动量为：
P_初=m₁v₀=0.35×3.150=1.10kgm/s；，
两车碰撞后的速度为：v_共=$\frac{0.2038}{0.1}$=2.038m/，
碰撞后的总动量为：P_末=（m₁+m₂）v_共=（0.35+0.18）×2.038=1.08m/s；
由此得出结论：在误差允许的范围内系统动量守恒．
故答案为：（1）AC；（2）bc，de；（3）在误差允许的范围内系统动量守恒．

点评 本题考查动量守恒定律的实验验证，解题的关键在于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．