Question

【题目】利用图甲所示的装置验证动量守恒定律。在图甲中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。

实验测得滑块A质量m1＝0.3kg，滑块B的质量m2＝0.1kg，遮光片的宽度d用游标卡尺测量，如图丙所示；打点计时器所用的交流电的频率f＝50Hz。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰；碰后光电计时器显示的时间tB＝2.86×10－3s，碰撞前后打出的纸带如图乙所示。

（1）遮光片的宽度d＝____cm。

（2）计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为_____kgm/s，两滑块相互作用以后系统的总动量为_____kgm/s。（计算结果保留两位小数）

（3）若实验相对误差绝对值 即可认为系统动量守恒，则本实验在误差范围内_____验证动量守恒定律。（填“能”或“不能”）

（4）两滑块作用前后总动量不完全相等的主要原因是____________________。

Answer 1

【答案】 （1）0.830cm （2）0.60kgm/s， 0.58kgm/s （3）能 （4）纸带与打点计时器限位孔有摩擦

【解析】（1）遮光片的宽度d＝0.8cm+0.05mm×6=0.830cm；

（2）打点计时器的打点时间间隔为：t＝0.02s．
由图（b）所示纸带可知，碰撞前A的速度： ，碰撞后A的速度为： ，碰撞后B的速度： ，
碰撞前后系统总动量分别为：p=m1vA=0.3×2.0=0.60kgm/s，
p′=m1vA′+m2vB′=0.30×0.97+0.10×2.86≈0.58kgm/s，
（3）相对误差：
由此可知，在误差范围内验证了动量守恒定律．

（4）两滑块作用前后总动量不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦.