Question

4．氣墊導(dǎo)軌（如圖1）工作時(shí)，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力．為了探究碰撞中的守恒量，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個(gè)質(zhì)量均為m的滑塊，每個(gè)滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率均為f．氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，如圖2為某次實(shí)驗(yàn)碰撞前后打出的點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出碰撞前長度s₁、s₂和碰撞后紙帶長度s₃．若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量和速度大小的乘積為$\frac{2m{s}_{3}f}{5}$，若滿足s₁-s₂=2s₃則碰撞前后兩滑塊的總動(dòng)量守恒．

Answer 1

分析 本實(shí)驗(yàn)為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律設(shè)置滑塊在 氣墊導(dǎo)軌上碰撞，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶的數(shù)據(jù)測量碰前和碰后的速度，計(jì)算前后的動(dòng)量，多次重復(fù)，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證．

解答 解：碰撞前，兩物塊的速度大小分別為${v}_{1}=\frac{{s}_{1}}{5T}=\frac{{s}_{1}f}{5}$、${v}_{2}=\frac{{s}_{2}}{5T}=\frac{{s}_{2}f}{5}$，
碰撞后速度的大小${v}_{3}=\frac{{s}_{3}}{5T}=\frac{{s}_{3}f}{5}$，
碰撞后兩滑塊的質(zhì)量和速度大小的乘積為P=2mv₃=$\frac{2m{s}_{3}f}{5}$．
碰撞前動(dòng)量P₁=mv₁-mv₂=$\frac{m（{s}_{1}-{s}_{2}）f}{5}$，
若$\frac{m（{s}_{1}-{s}_{2}）f}{5}$=$\frac{2m{s}_{3}f}{5}$時(shí)，即s₁-s₂=2s₃，碰撞前后兩滑塊的總動(dòng)量守恒．
故答案為：$\frac{2m{s}_{3}f}{5}$，s₁-s₂=2s₃．

點(diǎn)評 考查了關(guān)于動(dòng)量守恒的基礎(chǔ)知識，要注意氣墊導(dǎo)軌要水平才能滿足動(dòng)量守恒，知道計(jì)算物體的動(dòng)量的方法．這是一道基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題．