Question

9．某同學設計了一個用打點計時器做“探究碰撞中的不變量”的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動．他設計的具體裝置如圖所示，在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．
（1）若已得到打點紙帶如圖所示，并測得各計數(shù)點間距（標在圖上），則應選BC段來計算A的碰撞前速度；應選DE來計算A和B碰后的共同速度（填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）．
（2）已測得小車A的質(zhì)量m_A=0.40kg，小車B的質(zhì)量m_B=0.20kg．由以上測量結果可得：
碰前：m_Av₀=0.420kg•m/s；碰后：（m_A+m_B）v_共=0.417kg•m/s．
由此得出結論在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞中mv乘積的矢量和是守恒的．

Answer 1

分析 （1）碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前A獨自運動的速度，確定AC應在碰撞之前，DE應在碰撞之后，在勻速運動時在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，所以BC應為碰撞之前勻速運動階段，DE應為碰撞之后勻速運動階段．
（2）物體發(fā)生的位移與發(fā)生這些位移所用時間的比值等于勻速運動的物體在該段時間內(nèi)的速度．P=mv=m$\frac{x}{t}$．再根據(jù)動量表達式即可求得動量大小，從而分析動量是否守恒．

解答 解：（1）由于碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前A獨自運動的速度，故AC應在碰撞之前，DE應在碰撞之后．
推動小車由靜止開始運動，故小車有個加速過程，在碰撞前做勻速直線運動，即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同，故BC段為勻速運動的階段，故選BC計算碰前的速度；
碰撞過程是一個變速運動的過程，而A和B碰后的共同運動時做勻速直線運動，故在相同的時間內(nèi)通過相同的位移，故應選DE段來計算碰后共同的速度．
故答案為BC、DE
（2）由圖可知，BC=10.50cm=0.1050m；
DE=6.95cm=0.0695m；
則碰前系統(tǒng)的動量即A的動量，則P₁=m₁v₁=m₁$\frac{BC}{5T}$=0.40×$\frac{0.1050}{5×0.02}$=0.420 kg•m/s  
碰后的總動量P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）$\frac{DE}{5×0.02}$=（0.40+0.20）×$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.417kg•m/s
碰撞前后動量近似相等，故說明在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞中mv乘積的矢量和是守恒的
故答案為：（1）BC，DE（2）0.420，0.417；在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞中mv乘積的矢量和是守恒的．

點評 本題考查動量守恒定律的實驗驗證；要注意根據(jù)碰撞之后共同勻速運動的速度小于碰撞之前A獨自運動的速度，確定AC應在碰撞之前，DE應在碰撞之后，是解決本題的突破口．