Question

19．某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车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，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示，在小车a后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力．
（1）若已测得打点的纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距（已标在图上），A为运动的起点，则应选BC段来计算a碰撞前的速度，应选DE段来计算a和b碰后的共同速度（以上两空选填“AB”、“BC”、“CD”、或“DE”）．
（2）已测得小车a的质量m_a=0.20kg，小车b的质量m_b=0.10kg，则以上测量结果可得：碰前m_av_a+m_bv_b=0.210kg•m/s，碰后m_av′_a+mbv′_b0.209kg•m/s（结果保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）小车做匀速直线运动时，在相等时间内的位移相等，分析小车的运动过程，然后答题；
（2）根据图象，由速度公式求出小车的速度，然后由P=mv求出动量，从而验证动量是否守恒．

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）由图可知，BC=10.50cm=0.1050m；DE=6.95cm=0.0695cm；
碰前小车的速度为：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{5×0.02}$=1.05m/s，
碰前的总动量为：P=m_Av_A=0.2×1.05=0.210kg•m/s；
碰后小车的共同速度为：v=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.695m/s，
碰后的动量为：P′=（m_A+m_B）v=（0.2+0.1）×0.695=0.209kg•m/s；
故答案为：（1）BC，DE；（2）0.210，0.209．

点评 本题考查了验证动量守恒定律实验，分析清楚小车运动过程，运用速度公式、动量计算公式即可正确解题，要掌握根据纸带求速度的方法．