17.某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,氣墊導軌裝置如圖1所示,
(1)下面是實驗的主要步驟:
①安裝好氣墊導軌,調(diào)節(jié)氣墊導軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導軌水平;
②向氣墊導軌通入壓縮空氣;
③把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側,將紙帶穿過打點計時器越過彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)節(jié)打點計時器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動時,紙帶始終在水平方向;
④滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩;
⑤把滑塊2放在氣墊導軌的中間;
⑥先接通電源,然后釋放紙帶,讓滑塊帶動紙帶一起運動;
⑦取下紙帶,重復步驟④⑤⑥,選出較理想的紙帶如圖2所示:
⑧測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g;試完善實驗步驟⑥的內(nèi)容.
(2)已知打點計時器每隔0.02s打一個點,計算可知,兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘
積之和為0.620kg•m/s;兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為0.618kg•m/s(保留三位有效數(shù)字).
(3)試說明(2)問中兩結果不完全相等的主要原因是:紙帶與打點計時器限位孔有摩擦力的作用.

分析 使用打點計時器時,先接通電源后釋放紙帶;本實驗為了驗證動量守恒定律設置滑塊在氣墊導軌上碰撞,用打點計時器紙帶的數(shù)據(jù)測量碰前和碰后的速度,計算前后的動量,多次重復,在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等,則動量守恒定律得到驗證.

解答 解:(1)使用打點計時器時,先接通電源后釋放紙帶,所以先接通打點計時器的電源,后放開滑塊1;
(2)放開滑塊1后,滑塊1做勻速運動,跟滑塊2發(fā)生碰撞后跟2一起做勻速運動,根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)得:
碰撞前滑塊1的動量為:${P}_{1}={m}_{1}{v}_{1}=0.310×\frac{0.2}{0.1}=0.620$kg•m/s,滑塊2的動量為零,所以碰撞前的總動量為0.620kg•m/s
碰撞后滑塊1、2速度相等,所以碰撞后總動量為:$({m}_{1}+{m}_{2}){v}_{2}=(0.310+0.205)×\frac{0.168}{0.14}=0.618$kg•m/s
(3)結果不完全相等是因為紙帶與打點計時器限位孔有摩擦力的作用.
故答案為:(1)接通打點計時器的電源;放開紙帶;(2)0.620;0.618;(3)紙帶與打點計時器限位孔有摩擦力的作用

點評 本題考查驗證動量守恒定律;要注意打點計時器的使用方法,知道氣墊導軌要水平才能滿足動量守恒.這是一道基礎實驗題.

練習冊系列答案
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A.兩個小球從a、b兩點同時拋出
B.兩小球拋出的初速度v1=v2
C.從a點拋出的小球著地時水平射程較大
D.從a點拋出的小球著地時重力的瞬時功率較大

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A.整個運動過程中小球的機械能守恒
B.t2時刻小球的加速度為零
C.t1~t2這段時間內(nèi),小球的動能先增加后減少
D.t2~t3這段時間內(nèi),彈簧的彈性勢能一直減少

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A.當列車運動時,通過線圈的磁通量會發(fā)生變化
B.列車速度越快,通過線圈的磁通量變化越快
C.列車運動時,線圈中會產(chǎn)生感應電流
D.線圈中感應電流的大小與列車速度無關

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12.下列說法正確的是( 。
A.力學規(guī)律在任何參考系中不一定相同的
B.在所有慣性系中物理規(guī)律都是相同的
C.在高速運動情況下,慣性系中的物理規(guī)律也不一定相同
D.牛頓運動定律在非慣性系中不變

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A.電場線是實際存在的,與電荷運動的軌跡是一致的
B.由U=Ed可知,勻強電場中的任意兩點a、b間的距離越大,則兩點間的電勢差也一定越大
C.元電荷就是電子
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C.摩擦起電說明電荷可以被創(chuàng)造
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B.電勢能先減小,后增大
C.電場力先做負功,后做正功,總功等于零
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