Question

4．某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，他设计的具体装置如图1所示，小车A的后面连着纸带，打点计时器的电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片，以平衡摩擦力．在小车A的前端粘有橡皮泥．他的操作如下：首先接通电源，让计时器打点，然后推动小车A加速运动，松手后，A作匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起，碰后A、B一起继续作匀速运动．
（1）若已得到打点纸带如图2，并测得各计数点间距标在图上．A为运动起始的第一点．则应选BC段来计算A碰前的速度，选DE段来计算A和B碰后的共同速度；

（2）若已测得小车A的质量为0.40kg，小车B的质量为0.20kg，由以上测量结果可得：碰前系统的总动量为0.420kg•m/s，碰后系统的总动量为0.417kg•m/s（结果均保留三位有效数字），由此可得出实验结论是在误差充许的范围内，总动量守恒．

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．

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碰前小车的速度为诶：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{0.02×5}$=1.05m/s，
碰前的总动量为：P=m_Av_A=0.4×1.05=0.420kg•m/s；
碰后小车的共同速度为：v=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{0.02×5}$=0.695m/s，
碰后的动量为：P′=（m_A+m_B）v=（0.4+0.2）×0.695=0.417kg•m/s；
说明在误差充许的范围内，总动量守恒；
故答案为：①BC，DE；②0.420kg•m/s；0.417kg•m/s．在误差充许的范围内，总动量守恒

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．