Question

2．氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示（彈簧的長度忽略不計），采用的實驗步驟如下：

a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量m_A、m_B．
b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平．
c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上．
d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L₁．
e．按下電鈕放開卡銷，同時使記錄滑塊A、B運動時間的計時器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋板時停止計時，記下A、B分別到達(dá)C、D的運動時間t₁和t₂．
①實驗中還應(yīng)測量的物理量及其符號是B的右端至D板的距離L₂．
②作用前A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為0；作用后A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$．
③作用前、后A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和并不完全此昂等，產(chǎn)生誤差的原因有
（1）測量m_A、m_B、L₁、L₂、t₁、t₂時帶來的誤差，（2）氣墊導(dǎo)軌不水平（至少答出兩點）

Answer 1

分析 ①要驗證動量守恒定律需要知道物體的質(zhì)量和速度，而速度可以用位移與時間的比值代替，故要測B的位移；
②根據(jù)給出的條件測出速度，從而求出作用前后的質(zhì)量與速度乘積的和；
③分析實驗原理和表達(dá)式，從而找出產(chǎn)生誤差的原因．

解答 解：①因系統(tǒng)水平方向動量守恒，即：m_Av_A-m_BV_B=0
由于系統(tǒng)不受摩擦，故滑塊在水平方向做勻速直線運動故有：
v_A=$\frac{L_{1}}{t_{1}}$
v_B=$\frac{L_{2}}{t_{2}}$，
即為m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$=0．
所以還要測量的物理量是：B的右端至D板的距離L₂．
②作用前兩滑塊均保持靜止，故A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為0；
作用后，根據(jù)（1）中表達(dá)式可知，A、B兩滑塊質(zhì)量與速度乘積之和為m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$；
③由①分析可知驗證動量守恒定律的表達(dá)式是m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$=0．．
產(chǎn)生誤差的原因是測量m_A、m_B、L₁、L₂、t₁、t₂時帶來的誤差；氣墊導(dǎo)軌不水平；滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦等．
故答案為：①B的右端至D板的距離L₂；②0；m_A$\frac{L_{1}}{t_{1}}$-m_B$\frac{L_{2}}{t_{2}}$；③測量m_A、m_B、L₁、L₂、t₁、t₂時帶來的誤差；氣墊導(dǎo)軌不水平（或滑塊與氣墊導(dǎo)軌間有摩擦等）．

點評 本題考查驗證動量守恒定律的實驗；利用位移或位移與時間的比值表示物體的速度是物理實驗中常用的一種方法，要注意掌握．