Question

【題目】某同學利用打點計時器和氣墊導軌做驗證動量守恒定律的實驗，氣墊導軌裝置如下圖甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差．

下面是實驗的主要步驟：

①安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平；

②向氣墊導軌通入壓縮空氣；

③把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；

④使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩；

⑤把滑塊2放在氣墊導軌的中間；已知碰后兩滑塊一起運動；

⑥先接通電源，后放開滑塊1.讓滑塊帶動紙帶一起運動；

⑦取下紙帶，重復步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖乙所示；

⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g.

(1)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_________kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為________kg·m/s.(保留3位有效數(shù)字)

(2)試說明(1)問中兩結果不完全相等的主要原因是_______________________

Answer 1

【答案】 0.620 0.618 紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦

【解析】(1)放開滑塊1后，滑塊1做勻速運動，跟滑塊2發(fā)生碰撞后跟2一起做勻速運動，根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得：

碰撞前滑塊1的動量為：P1=m1v1=0.310×=0.620kgm/s，

滑塊2的動量為零，所以碰撞前的總動量為0.620kgm/s；

碰撞后滑塊1、2速度相等,所以碰撞后總動量為：P2=(m1+m2)v2=(0.310+0.205)×=0.618kgm/s。

(3)因為紙帶與打點計時器限位孔有摩擦力的作用，并時還有空氣阻力等因素存在；從而使兩結果并不完全相同，但在誤差允許的范圍內(nèi)，可以認為動量守恒。