Question

20．圖為驗(yàn)證動量守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置，兩個帶有等寬遮光條的滑塊A、B的質(zhì)量分別為m_A、m_B，在A、B間鎖定一壓縮的輕彈簧，將其置于氣墊導(dǎo)軌上，已知AC與BD的距離相等，遮光條的寬度為d，接通充氣開關(guān)，解除彈簧的鎖定，彈簧將兩物體沿相反方向彈開，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為t₁和t₂．

（1）本實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，調(diào)節(jié)方案是接通充氣開關(guān)，再調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使滑塊能靜止在導(dǎo)軌上．
（2）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若有關(guān)系式$\frac{m_{A}}{t_{1}}$=$\frac{m_{B}}{t_{2}}$，則說明該實(shí)驗(yàn)動量守恒．
（3）某次實(shí)驗(yàn)未接通充氣開關(guān)，鎖定時彈簧壓縮的長度不變，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為t₃和t₄．兩滑塊與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)相同，若要測出該動摩擦因數(shù)，還需要測量的量是滑塊到光電門的距離．

Answer 1

分析 （1）明確導(dǎo)軌水平時滑塊的受力平衡，從而確定調(diào)節(jié)平衡的方法；
（2）根據(jù)速度公式可求得碰后兩物體的速度，再根據(jù)動量守恒定律即可確定應(yīng)驗(yàn)證的表達(dá)式；
（3）根據(jù)動能定理進(jìn)行分析，確定出滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動時動能的變化，從而明確測量動摩擦因數(shù)的方法．

解答 解：（1）在調(diào)整時需要接通充氣開關(guān)，再調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使滑塊能靜止在導(dǎo)軌上；
（2）根據(jù)速度公式可知，滑塊通過光電門的速度為：v_A=$\fraczxrj8hv{t_{1}}$；v_B=$\frac3qjmaxl{t_{2}}$；
設(shè)向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律可知：
m_Av_A-m_Bv_B=0
代入速度并化簡可得：
應(yīng)滿足的公式為：
$\frac{m_{A}}{t_{1}}$=$\frac{m_{B}}{t_{2}}$
（3）滑塊在導(dǎo)軌上做變速運(yùn)動，根據(jù)動能定理即可分析可知，由于可以明確初末狀態(tài)的速度，故可以求出動能的變化，故只要確定滑塊到光電門的距離即可求出動摩擦因數(shù)；
故答案為：（1）接通充氣開關(guān)，再調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使滑塊能靜止在導(dǎo)軌上；
（2）$\frac{m_{A}}{t_{1}}$=$\frac{m_{B}}{t_{2}}$；
（3）滑塊到光電門的距離．

點(diǎn)評 本題考查驗(yàn)證動量守恒定律的基本實(shí)驗(yàn)，理解光電門能測量瞬時速度的原理，能正確利用動量守恒定律列式，結(jié)合求出的速度即可明確應(yīng)驗(yàn)證的表達(dá)式．