Question

11．如图甲所示，在验证动量守恒定律实验时，小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续匀速运动，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力．

（1）若获得纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）．A为运动起始的第一点，则应选BC段来计算A的碰前速度，应选DE段来计算A和B碰后的共同速度（填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）．

（2）已测得小车A的质量m₁=0.30kg，小车B的质量为m₁=0.20kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为1.04kg•m/s，碰后系统总动量为1.03kg•m/s．（结果保留四位有效数字）
（3）实验结论：在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量守恒．

Answer 1

分析 （1）碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前A独自运动的速度，确定AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后，在匀速运动时在相同的时间内通过的位移相同，所以BC应为碰撞之前匀速运动阶段，DE应为碰撞之后匀速运动阶段．
（2、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，由动量定义式求出动量．并得出结论．

解答 解：（1）推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；
碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度
（2）碰前系统的动量即A的动量，则P₁=m_Av₀=m_A$\frac{BC}{5T}$=0.30×$\frac{0.3450}{5×0.02}$=1.04kg•m/s，
碰后的总动量P₂=m_Av_A+m_Bv_B=（m_A+m_B）v₂=（m_A+m_B）$\frac{DE}{5T}$=0.50×$\frac{0.2060}{5×0.02}$=1.03kg•m/s；
（3）由实验数据可知：在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量守恒．
故答案为：（1）BC；DE；（2）1.04；1.03；（3）在误差允许的范围内，小车A、B组成的系统碰撞前后总动量守恒．

点评 根据碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前A独自运动的速度，确定AC应在碰撞之前，DE应在碰撞之后，是解决本题的突破口．同时注意明确动量守恒定律的验证方法．