Question

2．气垫导轨工作时，可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响．现借助其验证动量守恒定律，在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B（图中未标出）两滑块，左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器电源的频率为f．气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动．如图所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带，在纸带上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带，用刻度尺分别测出其长度为s₁、s₂和s₃．
（1）若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度，则滑块A （填“A”或“B”）是与纸带甲的左 （填“左”或“右”）端相连；
（2）碰撞前A、B两滑块的动量大小分别为0.2afs₁、0.2afs₃，实验需要验证是否成立的表达式为0.2af（s₁-s₃）=0.4afs₂ （用题目所给的已知量表示）

Answer 1

分析 本实验为了验证动量守恒定律设置滑块在 气垫导轨上碰撞，用打点计时器纸带的数据测量碰前和碰后的速度，计算前后的动量，多次重复，在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．

解答 解：（1）因碰前A的速度大于B的速度，且碰后速度相同，AB的速度相反，故根据动量守恒定律可知，甲中s₁和s₃是两物体相碰前打出的纸带，s₂是相碰后打出的纸带．所以滑块A应与甲纸带的左侧相连；
（2）碰撞前物体的速度分别为：
v₁=$\frac{{s}_{1}}{t}$=$\frac{{s}_{1}}{5T}$=0.2s₁f
v₂=$\frac{{s}_{3}}{t}$=0.2s₃f
碰撞后两物体共同速度：
v=$\frac{{s}_{2}}{t}$=0.2s₂f
所以碰前两物体动量分别为：p₁=mv₁=0.2afs₁，p₂=mv₂=0.2afs₃，
总动量为：p=p₁-p₂=0.2af（s₁-s₃）；
碰后总动量为：p′=2mv=0.4afs₂．
要验证动量守恒，则一定有：
0.2af（s₁-s₃）=0.4afs₂
故答案为：（1）A； 左；（2）0.2afs₁　0.2afs₃　0.2af（s₁-s₃）=0.4afs₂

点评 本题考查了关于动量守恒的基础知识，要注意气垫导轨要水平才能满足动量守恒；同时能根据动量守恒定律的应用分析纸带的连接方法．