Question

5．在《探究碰撞中的不變量》實驗中：
（1）甲同學(xué)利用水平放置的氣墊導(dǎo)軌做的實驗，如圖1所示，圖中A、B裝置叫光電門，其作用是測量兩滑塊碰撞前后的速度．
（2）乙同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器《探究碰撞中的不變量》的實驗，在小車1的前端粘有橡皮泥，推動小車1使之作勻速運(yùn)動，然后與原來靜止在前方的小車2相碰并粘合在一起，繼續(xù)作勻速運(yùn)動，他設(shè)計的具體裝置如圖2所示，在小車1后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率50H_Z，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．
①若已得到打點紙帶如圖3，并測得各計數(shù)點間距標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動起始的第一點，則應(yīng)選BC段來計算小車1的碰前速度，應(yīng)選取DE段來計算小車1和2碰后共同速度（以上兩格填A(yù)B或BC或CD或DE）．碰前小車1的速度v_A=1.05m/s；碰后小車1和2速度大小v_AB=0.69m/s．
②已測得小車1的質(zhì)量m₁=0.40kg，小車2的質(zhì)量m₂=0.20kg；經(jīng)探究后，碰撞前的不變量為m₁•v_A；碰撞后的不變量為（m₁+m₂）•v_AB．（用題給字母表示）

Answer 1

分析 （1）明確光電門的形狀及光電門的作用；
（2）碰撞之后共同勻速運(yùn)動的速度小于碰撞之前A獨(dú)自運(yùn)動的速度，確定AC應(yīng)在碰撞之前，DE應(yīng)在碰撞之后，在勻速運(yùn)動時在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，所以BC應(yīng)為碰撞之前勻速運(yùn)動階段，DE應(yīng)為碰撞之后勻速運(yùn)動階段．
物體發(fā)生的位移與發(fā)生這些位移所用時間的比值等于勻速運(yùn)動的物體在該段時間內(nèi)的速度，由動量定義式求出動量．

解答 解：（1）由圖可知AB為光電門；其作用時通過記錄物體通過的時間來計算滑塊碰撞前后的速度；
（2）①由于碰撞之后共同勻速運(yùn)動的速度小于碰撞之前A獨(dú)自運(yùn)動的速度，故AC應(yīng)在碰撞之前，DE應(yīng)在碰撞之后．
推動小車由靜止開始運(yùn)動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運(yùn)動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，故BC段為勻速運(yùn)動的階段，故選BC計算碰前的速度；
碰撞過程是一個變速運(yùn)動的過程，而A和B碰后的共同運(yùn)動時做勻速直線運(yùn)動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應(yīng)選DE段來計算碰后共同的速度．
碰前小車的速度為：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{0.02×5}$=1.05m/s，
碰后小車的共同速度為：v_AB=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{0.02×5}$≈0.69m/s，
碰前系統(tǒng)的動量即A的動量，則P₁=m₁v_A
碰后的總動量P₂=（m₁+m₂）v_AB
故答案為：（1）光電門，測量兩滑塊碰撞前后的速度；（2）①BC   DE    1.05；0.69；②m₁•v_A    （m₁+m₂）•v_AB

點評 本題考查了驗證動量守恒定律實驗，分析清楚小車運(yùn)動過程，運(yùn)用速度公式、動量計算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．