Question

5．如圖1，氣墊導軌工作時，空氣從導軌表面的小孔噴出，在導軌表面和滑塊內表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運動時的阻力．為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導軌上放置兩個質量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點計時器的紙帶相連，兩個打點計時器所用電源的頻率均為b．氣墊導軌正常工作后，接通兩個打點計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動．圖2為某次實驗打出的點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以相同間距的6個連續(xù)點為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度s₁、s₂和s₃．若題中各物理量的單位均為國際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動量大小分別為0.2abs₁、0.2abs₃，兩滑塊的總動量大小為0.2ab（s₁-s₃）；碰撞后兩滑塊的總動量大小為0.4abs₂．重復上述實驗，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動量在實驗誤差允許的范圍內相等，則動量守恒定律得到驗證．

Answer 1

分析 本實驗為了驗證動量守恒定律設置滑塊在 氣墊導軌上碰撞，用打點計時器紙帶的數據測量碰前和碰后的速度，計算前后的動量，多次重復，在實驗誤差允許的范圍內相等，則動量守恒定律得到驗證．

解答 解：由圖乙結合實際情況可以看出，s₁和s₃是兩物體相碰前打出的紙帶，s₂是相碰后打出的紙帶．所以碰撞前物體的速度分別為：
v₁=$\frac{{s}_{1}}{t}$=$\frac{{s}_{1}}{5T}$=0.2s₁b
v₂=$\frac{{s}_{3}}{t}$=0.2s₃b
碰撞后兩物體共同速度為：v=$\frac{{s}_{2}}{t}$=0.2s₂b
所以碰前兩物體動量分別為：p₁=mv₁=0.2abs₁，p₂=mv₂=0.2abs₃，總動量為：p=p₁-p₂=0.2ab（s₁-s₃）；碰后總動量為：p′=2mv=0.4abs₂．
答案：0.2abs₁　0.2abs₃　0.2ab（s₁-s₃）　0.4abs₂

點評 本題考查了關于動量守恒的基礎知識，要注意氣墊導軌要水平才能滿足動量守恒，同時明確用光電門求解速度的基本方法．