Question

8．如图所示，用气垫导轨做“验证动量守恒”实验中，完成如下操作步骤：

A．调节天平，称出两个碰撞端分别贴有尼龙扣滑块的质量m₁和m₂．
B．安装好A、B光电门，使光电门之间的距离为50cm．导轨通气后，调节导轨水平，使滑块能够作匀速直线运动．
C．在碰撞前，将一个质量为m₂滑块放在两光电门中间，使它静止，将另一个质量为m₁滑块放在导轨的左端，向右轻推以下m₁，记录挡光片通过A光电门的时间t₁．
D．两滑块相碰后，它们粘在一起向右运动，记录挡光片通过B光电门的时间t₂．
E．得到验证实验的表达式$\frac{{m}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{（{m}_{1}+{m}_{2}）}{{t}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）使用气垫导轨使两物块只能沿导轨做直线运动，保证了两物块碰撞前后在同一条直线上做一维碰撞，同时气垫导轨的使用减小了摩擦阻力，从而减小了实验误差．
（2）滑块的宽度除以滑块通过光电门的时间等于滑块通过光电门的速度．
（3）由于发生弹性碰撞，故碰撞过程中动量守恒，动能守恒．

解答 解：为了让物块在水平方向上不受外力，因此应导轨通气后，调节导轨水平，使滑块能够作匀速直线运动；
根据实验原理可知，本题中通过光电门来测量速度，因此应测量小车经过光电门的时间；
设光电门的长度为l，则有：经过光电门的速度v₁=$\frac{l}{{t}_{1}}$；
整体经过光电门的速度v₂=$\frac{l}{{t}_{2}}$；
则根据动量守恒定律可知：
m₁v₁=（m₁+m₂）v₂
代入解得：
$\frac{{m}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{（{m}_{1}+{m}_{2}）}{{t}_{2}}$；
故答案为：B、匀速直线； D、小车经过光电门的时间； E、$\frac{{m}_{1}}{{t}_{1}}$=$\frac{（{m}_{1}+{m}_{2}）}{{t}_{2}}$

点评 本题考查验证动量守恒定律实验，知道实验原理，应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式是正确解题的关键；利用位移或位移与时间的比值表示物体的速度是物理实验中常用的一种方法，要注意掌握．