Question

10．利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)，步驟如下：
①用天平測出滑塊A、B的質(zhì)量分別為400g和600g；
②安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；
③向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；
④把A、B兩滑塊放到導(dǎo)軌上，并分別給他們初速度，同時(shí)開始閃光照相，閃光的時(shí)間間隔為0.2s，照片如圖所示：

該照片是閃光4次攝得的．在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均放在0～80cm刻度范圍內(nèi)；第一次閃光，滑塊A恰好通過x=55cm處，滑塊B恰好通過x=70cm處；碰撞后有一個(gè)滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)．
取向右為正方向，滑塊碰撞時(shí)間發(fā)生在第一次閃光后0.1s；碰撞前兩滑塊的總動(dòng)量是-0.4kg•m/s，碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量是-0.4kg•m/s；該碰撞不是（填“是”或“不是”）彈性碰撞．

Answer 1

分析 碰撞后A向左做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為v_A′，根據(jù)圖象求出v_A′，碰撞到第二次閃光時(shí)A向左運(yùn)動(dòng)10cm，時(shí)間為t′，有V_A′•t′=10，第一次閃光到發(fā)生碰撞時(shí)間為t，有t+t′=△t，即可求出時(shí)間．通過計(jì)算求出對(duì)應(yīng)的速度，根據(jù)動(dòng)量計(jì)算公式求出碰撞前后系統(tǒng)的總動(dòng)量；根據(jù)碰撞前后系統(tǒng)機(jī)械能是否變化判斷是否為彈性碰撞．

解答 解：碰撞后A向左做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為v_A′，所以有：v_A′•△t=20，
碰撞到第二次閃光時(shí)A向左運(yùn)動(dòng)10cm，時(shí)間為t′，有：v_A′•t′=10，
第一次閃光到發(fā)生碰撞時(shí)間為t，有：t+t′=△t，
解得：t=$\frac{△t}{2}$=$\frac{0.2}{2}$=0.1s；
設(shè)向右為正方向，碰撞前，B的速度大小為：v_B=-$\frac{0.70-0.60}{0.1}$=1m/s，
A的速度為：v_A=$\frac{0.60-0.55}{0.1}$=0.5m/s，
則碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和為：P₁=m_Av_A+m_Bv_B=0.4×0.5-0.6×1=-0.4kgm/s．
碰撞后，B靜止，A速度為：v_A′=$\frac{0.10-0.30}{0.2}$=-1m/s，
則碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量為：P₂=-m_Av_A′=-0.4×1=-0.4kgm/s；
碰撞前系統(tǒng)機(jī)械能：E=$\frac{1}{2}$m_Av_A²+$\frac{1}{2}$m_Bv_B²=$\frac{1}{2}$×0.4×0.5²+$\frac{1}{2}$×0.6×1²=0.65J，
碰撞后系統(tǒng)機(jī)械能：E′=$\frac{1}{2}$m_Av_A′²=$\frac{1}{2}$×0.4×（-1）²=0.2J，E＞E′，碰撞不是彈性碰撞；
故答案為：0.1；-0.4；-0.4；不是．

點(diǎn)評(píng) 本題利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，要求能明確實(shí)驗(yàn)原理，注意碰撞前后兩物體的位置從而明確位移和速度，再根據(jù)動(dòng)量守恒定律列式即可求解．