Question

11．如图所示，两端带竖直挡板C、D的气垫导轨，其间放有质量都为M的滑块A和B，该装置做“探究碰撞中的不变量”的实验．

①把两滑块A、B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用水平仪使得导轨水平，用电动卡销卡住滑块A和滑块B．在滑块A和滑块B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上压缩状态．
②按下电钮使电动卡销放开，同时启动记录两滑块运动时间的电子计时器，当滑块A、B分别与挡板C、D碰撞的同时，电子计时器分别记下滑块A至挡板C的运动时间t₁，滑块B至挡板D的运动时间t₂．
③重复几次取t₁和t₂的平均值．
请回答以下几个问题：
（1）试验中还应测得的物理量有滑块A的左端到挡板C的距离s₁和滑块B的右端到挡板D的距离s₂
（2）卡销放开前A、B两滑块速度与质量成绩之和为0，与弹簧分开后A、B两滑块速度与质量成绩之和为$\frac{（M+m）{s}_{1}}{{t}_{1}}$$\frac{{s}_{1}}{{t}_{1}}$-$\frac{M{s}_{2}}{{t}_{2}}$（用题中物理量符号表示）

Answer 1

分析 为保证释放滑块后（与弹簧分离后）滑块应做匀速直线运动，实验前应调节气垫导轨水平；实验过程中需要测出两滑块分别当挡板的运动时间与到挡板的距离，由速度公式求出速度，然后看两滑块与对应速度的乘积是否相等．

解答 解：（1）除了测出滑块的运动时间外，实验还应测出滑块A的左端到挡板C的距离s₁和滑块B的右端到挡板D的距离s₂；
（2）卡销放开前A、B都静止，速度都为零，卡销放开前A、B两滑块速度与质量成绩之和为0；
弹簧分开后，滑块A的速度v_A=$\frac{{s}_{1}}{{t}_{1}}$：水平向左，滑块B的速度v_B=$\frac{{s}_{2}}{{t}_{2}}$，水平向右，
以向左为正方向，与弹簧分开后A、B两滑块速度与质量成绩之和为：
（M+m）v_A-Mv_B=$\frac{（M+m）{s}_{1}}{{t}_{1}}$$\frac{{s}_{1}}{{t}_{1}}$-$\frac{M{s}_{2}}{{t}_{2}}$；
故答案为：（1）滑块A的左端到挡板C的距离s₁和滑块B的右端到挡板D的距离s₂；（2）0；$\frac{（M+m）{s}_{1}}{{t}_{1}}$$\frac{{s}_{1}}{{t}_{1}}$-$\frac{M{s}_{2}}{{t}_{2}}$．

点评 本题考查了探究碰撞中的守恒量”实验的实验注意事项、实验原理与表达式，难度不大，掌握基础知识即可正确解题．利用位移或位移与时间的比值表示物体的速度是物理实验中常用的一种方法，要注意掌握．