Question

1．某興趣小組設(shè)計(jì)了一個(gè)“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)．他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖（a）所示，在小車A后連著紙帶，電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz，長(zhǎng)木板下墊著薄木片以平衡摩擦力．
（1）若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖（b）所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距（已標(biāo)在圖b上）．A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，則應(yīng)選BC段來(lái)計(jì)算A碰前的速度，應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度（以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）．
（2）已測(cè)得小車A的質(zhì)量m_A=0.40kg，小車B的質(zhì)量m_B=0.20kg，則碰前兩小車的總動(dòng)量為0.420kg•m/s，碰后兩小車的總動(dòng)量為0.417kg•m/s．
（3）第（2）問(wèn)中兩結(jié)果不完全相等的原因是紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦力．

Answer 1

分析 （1）碰撞之后共同勻速運(yùn)動(dòng)的速度小于碰撞之前A獨(dú)自運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同，所以BC應(yīng)為碰撞之前勻速運(yùn)動(dòng)階段，DE應(yīng)為碰撞之后勻速運(yùn)動(dòng)階段．
（2）物體發(fā)生的位移與發(fā)生這些位移所用時(shí)間的比值等于勻速運(yùn)動(dòng)的物體在該段時(shí)間內(nèi)的速度．P=mv=m$\frac{x}{t}$；
（3）分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程外力的影響，從而明確實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源．

解答 解：（1）由于碰撞之后共同勻速運(yùn)動(dòng)的速度小于碰撞之前A獨(dú)自運(yùn)動(dòng)的速度，故AC應(yīng)在碰撞之前，DE應(yīng)在碰撞之后．
推動(dòng)小車由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故小車有個(gè)加速過(guò)程，在碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同，故BC段為勻速運(yùn)動(dòng)的階段，故選BC計(jì)算碰前的速度；
碰撞過(guò)程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，而A和B碰后的共同運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)相同的位移，故應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)算碰后共同的速度．
故答案為BC、DE
（2）碰前系統(tǒng)的動(dòng)量即A的動(dòng)量，則有：P₁=m₁v₁=m₁$\frac{BC}{5T}$=0.40×$\frac{0.1050}{5×0.02}$=0.420 kg•m/s  
碰后的總動(dòng)量為：P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）$\frac{DE}{5T}$=（0.40+0.20）×$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.417kg•m/s
（3）由于紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦力，從而使兩結(jié)果并不完全相等；
故答案為：（1）AC；DE； （2）0.420；0.417；（3）紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器之間存在摩擦力

點(diǎn)評(píng) 本題考查了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)，分析清楚小車運(yùn)動(dòng)過(guò)程，運(yùn)用速度公式、動(dòng)量計(jì)算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．