Question

9．某同學設計了一個用打點計時器探索磁撞中不變量的實驗：在小車A的前端裝有橡皮泥，推動小車A使之勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設計的具體裝置如圖1所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為60Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．
（1）若已得到打點紙帶如圖2所示，并將測得的各計數(shù)點間距離標在圖上，A點是運動起始的第一點，則應選BC段來計算A的碰前速度，應選DE段來計算A和B碰后的共同速度．
（2）已測得小車A的質(zhì)量m₁=0.80kg，小車B的質(zhì)量m₂=0.40kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前兩車質(zhì)量與速度乘積之和=0.840kg•m/s；碰后兩車質(zhì)量與速度乘積之和=0.834kg•m/s．
（3）結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞過程中總動量守恒．

Answer 1

分析 （1）碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前A獨自運動的速度，確定AC應在碰撞之前，DE應在碰撞之后，在勻速運動時在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，所以BC應為碰撞之前勻速運動階段，DE應為碰撞之后勻速運動階段．
（2）物體發(fā)生的位移與發(fā)生這些位移所用時間的比值等于勻速運動的物體在該段時間內(nèi)的速度．P=mv=m$\frac{x}{t}$，分析碰撞前后的動量關系即可明確動量是否守恒．

解答 解：（1）由于碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前A獨自運動的速度，故AC應在碰撞之前，DE應在碰撞之后．
推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，故BC段為勻速運動的階段，故選BC計算碰前的速度；
碰撞過程是一個變速運動的過程，而A和B碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應選DE段來計算碰后共同的速度．
故答案為：BC、DE
（2、3）由圖可知，BC=10.50cm=0.1050m；DE=6.95cm=0.0695m；
碰前系統(tǒng)的動量即A的動量，則有：P₁=m₁v₁=m₁$\frac{BC}{5T}$=0.80×$\frac{0.1050}{5×0.02}$=0.840m/s
碰后的總動量為：P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）$\frac{BC}{5T}$=（0.80+0.40）×$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.834m/s
碰撞前后動量近似相等，故說明在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞過程中總動量守恒．
故答案為：（1）BC； DE；（2）0.840； 0.834．（3）在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞過程中總動量守恒．

點評 本題考查驗證動量守恒的實驗，要注意明確實驗原理，根據(jù)碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前A獨自運動的速度，確定AC應在碰撞之前，DE應在碰撞之后，是解決本題的突破口．