Question

6．某同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中的动能守恒”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方、用相同材料制成的小车B相碰并粘合成一体，碰后继续做直线运动，他设计的实验装置如下图甲所示．在小车A后连着纸带，打点计时器的电源频率为50Hz．图乙为正确操作获得的一条纸带．

（1）本实验需要（填“需要”或者“不要”）平衡小车受到的摩擦力；
（2）在打点计时器打下DE（填“CD”、“DE”、“EF”）二点之间的某一时刻，两小车发生碰撞；
（3）测得小车A的质量m_A=0.40kg，小车B的质量m_B=0.20kg，则碰后两车的总动量p=0.417kg•m/s （计算结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理，从而确定是否需要平衡摩擦力；
（2）碰撞前后小车均应做匀速运动，并且碰后速度小于碰前的速度，而在碰撞过程中小车做为速运动；
（3）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$\frac{x}{t}$

解答 解：（1）由于要求轻推小车后，小车做匀速运动，所以实验前必须平衡摩擦力；
（2）碰撞前后小车均做匀速运动，只有在碰撞时小车才能做变速运动，因此碰撞过程应为DE段；
（2）打点计时器周期为：T=$\frac{1}{f}$=$\frac{1}{50}$=0.02s；
碰后的总动量为：P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）$\frac{EF}{5T}$=（0.40+0.20）×$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.417kg•m/s
故答案为：（1）需要；（2）DE；（3）0.417．

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，知道两小车碰后粘为一体，而碰撞过程中小车一定做变速运动；同时明确根据纸带求解速度的基本方法．