Question

12．利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，步驟如下：
①用天平測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量分別為200g和300g；
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，照片如圖所示：

結(jié)合實(shí)驗(yàn)過(guò)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A恰好通過(guò)x=55cm處，滑塊B恰好通過(guò)x=70cm處； 碰撞后有一個(gè)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)． 設(shè)向右為正方向，試分析：
滑塊碰撞時(shí)間發(fā)生在第一次閃光后0.1s，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．

Answer 1

分析 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．通過(guò)計(jì)算求出對(duì)應(yīng)的速度，再根據(jù)動(dòng)量的公式即可求得前后的質(zhì)量與速度的乘積．

解答 解：碰撞后A向左做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為v_A′，
所以有：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；
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的速度為：v_A=-$\frac{0.1}{0.1}$m/s=-1m/s，
則碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和為：P₁=m_Bv_B+m_Av_A=0.2×0.5-0.3×1=-0.2kgm/s．
碰撞后，A靜止，B速度為：v_B′=$\frac{-0.2}{0.2}$=-1m/s，
則碰撞后兩滑塊的動(dòng)量為：P_B=-m_Bv_B′=-0.2×1=-0.2kgm/s．
以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明在碰撞過(guò)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：0.1；0.2；0.2

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．