Question

13．小明同學(xué)設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗．如圖甲所示，長木板下墊著小木片以平衡兩車的摩擦力；讓小車P做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車Q相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動；在小車P后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz．

（1）某次實驗測得紙帶上各計數(shù)點的間距如圖乙所示，A為運動的起點，則應(yīng)選BC段來計算小車P碰撞前的速度，應(yīng)選DE段來計算小車P和Q碰后的共同速度．（選填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）
（2）測得小車P的質(zhì)量m₁=0.4kg，小車Q的質(zhì)量m₂=0.2kg，則碰前兩小車的總動量大小為0.420kg•m/s，碰后兩小車的總動量大小為0.417kg•m/s．（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（3）由本次實驗獲得的初步結(jié)論是在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)動量守恒．

Answer 1

分析 （1）小車做勻速直線運動時，在相等時間內(nèi)的位移相等，分析小車的運動過程，然后答題；
（2）根據(jù)打出的紙帶由速度公式求出小車的速度，然后由P=mv求出動量．
（3）根據(jù)得出的碰撞前后的動量關(guān)系可分析系統(tǒng)動量是否守恒．

解答 解：（1）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(yīng)選DE段來計算碰后共同的速度．
（2）由圖乙可知，BC段的距離為BC=10.50cm=0.1050m；
DE段的距離DE=6.95cm=0.0695m；
則碰前小車的速度為：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{0.02×5}$=1.05m/s，
碰前的總動量為：P=m_Av_A=0.4×1.05=0.420kg•m/s；
碰后小車的共同速度為：v=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{0.02×5}$=0.695m/s，
碰后的動量為：P′=（m_A+m_B）v=（0.4+0.2）×0.695=0.417kg•m/s；
（3）根據(jù)碰撞前后的動量關(guān)系可知在誤差允許的范圍內(nèi)系統(tǒng)動量守恒．
故答案為：（1）BC，DE；（2）0.420；0.417；（3）在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)動量守恒．

點評 本題考查了驗證動量守恒定律實驗，分析清楚小車運動過程，運用速度公式、動量計算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．