Question

2．物理小組利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的試驗(yàn)．步驟如下：
①用天平測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量分別為300g和200g
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，并給他們一個(gè)初速度，同時(shí)開始閃光照相，閃光的時(shí)間間隔設(shè)定為△t=0.2s．照片如圖：該組同學(xué)結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程和圖象分析知：該圖象是閃光4次攝得的照片，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0～80cm刻度范圍內(nèi)；　第一次閃光時(shí)，滑塊B恰好通過x=55cm處，滑塊A恰好通過x=70cm處；碰撞后有一個(gè)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．請(qǐng)問：

（1）以上情況說明碰后A（選填A(yù)或B）物體靜止，滑塊碰撞位置發(fā)生在60cm處；
（2）滑塊碰撞時(shí)間發(fā)生在第一次閃光后0.1s；
（3）設(shè)向右為正方向，試分析碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是-0.2kg•m/s，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是-0.2kg•m/s，以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速度的乘機(jī)之和．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，第2、3、4次閃光時(shí)A未發(fā)生移動(dòng)，則唯一解釋為A發(fā)生碰撞后速度為0．易知碰撞處為60cm
（2）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．
（3）通過計(jì)算，分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是否相等．

解答 解：（1）、由圖可知，A只有兩個(gè)位置有照片，則說明A碰后保持靜止，故碰撞發(fā)生在第1、2兩次閃光時(shí)刻之間，碰撞后A靜止，故碰撞發(fā)生在x=60cm處．
（2）、碰撞后A向左做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為v_A′，
所以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，
得t=$\frac{△t}{2}$=$\frac{0.2}{2}$=0.1s；
c、設(shè)向右為正方向，碰撞前，B的速度大小為：v_B=$\frac{0.05}{0.1}$=0.5m/s，A的速度v_A=-$\frac{0.1}{0.1}$m/s=-1m/s，
則碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和P₁=m_Bv_B+m_Av_A=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．
碰撞后，A靜止，B速度v_B′=$\frac{-0.2}{0.2}$=-1m/s，則碰撞后兩滑塊的動(dòng)量P_B=-m_Bv_B′=-0.2×1=-0.2kgm/s．
以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速度的乘積之和．
故答案為：（1）A，60；（2）0.1；（3）-0.2，-0.2，碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速度的乘積之和

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．