Question

【題目】某同學(xué)利用光電門和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示,所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣,空氣會(huì)從小孔中噴出使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上,這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。

下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：

①用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條的寬度d示數(shù)如圖乙所示;

②安裝好氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底座螺母,觀察導(dǎo)軌上的氣泡儀,使_____________;

③向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣

④把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌上的光電門之間;然后讓滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮筋;

⑤釋放滑塊1滑塊1通過(guò)光電門1的時(shí)間為0.008s

⑥滑塊1與靜止的滑塊2碰撞后粘合在一起,通過(guò)光電門2的時(shí)間為0.014s;

⑦用天平測(cè)得滑塊1的質(zhì)量310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為200g。

(1)遮光條的寬度d=______mm

(2)請(qǐng)完善實(shí)驗(yàn)步驟②中的內(nèi)容;

(3)計(jì)算可知兩滑塊相互作用以前系統(tǒng)的總動(dòng)量______kg·m/s;兩滑塊相互作用以后系統(tǒng)的總動(dòng)量為______kg·m/s(保留二位有效數(shù)字);

(4)試說(shuō)明(3)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是________________。

Answer 1

【答案】使氣墊導(dǎo)軌水平； 2.30mm； 0.089； 0.084； 氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有水平，存在阻力

【解析】

（1）調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌底座螺母，當(dāng)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊受到的摩擦力幾乎為零；

（2）由圖知，游標(biāo)卡尺主尺讀數(shù)為0.2cm=2mm，游標(biāo)尺第6條刻度線和主尺對(duì)應(yīng)最齊，故游標(biāo)尺讀數(shù)為6×0.05=0.30mm，故遮光條寬度d=2mm+0.30mm=2.30mm；

（3）由⑤可知，滑塊1通過(guò)光電門1的時(shí)間為t1=0.008s
此時(shí)滑塊1的速度為；故碰前總動(dòng)量為P=m1v1=m1
代入數(shù)據(jù)，得P=0.089kgm/s
由⑥知，滑塊1與靜止的滑塊2碰撞后粘合在一起，通過(guò)光電門2的時(shí)間t2=0.014s
此時(shí)滑塊1和滑塊2的速度為
故碰后總動(dòng)量為P'=（m1+m2）v2=（m1+m2）
代入數(shù)據(jù)，得P'=0.084kgm/s
（4）對(duì)（3）中結(jié)果分析可知，碰撞前后總動(dòng)量不相等，主要原因是氣墊導(dǎo)軌沒(méi)有水平，存在阻力。