课后限时作业26 实验：验证动量守恒定律
时间：45分钟
1．如图为验证动量守恒定律的实验装置，两个带有等宽遮光条的滑块A、B的质量分别为mA、mB，在A、B间锁定一压缩的轻弹簧，将其置于气垫导轨上．已知遮光条的宽度为d.接通充气开关，解除弹簧的锁定，弹簧将两滑块沿相反方向弹开，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t1和t2.
(1)本实验需要调节气垫导轨水平，调节方案是接通充气开关，调节导轨使滑块能在气垫上静止或滑块经两个光电门的时间相等．
(2)调节导轨水平后进行实验，若有关系式＝，则说明该实验动量守恒．
(3)某次实验未接通充气开关，锁定时弹簧压缩的长度不变，光电门C、D记录下两遮光条通过的时间分别为t3和t4，两滑块与导轨间的动摩擦因数相同，若要测出该动摩擦因数，还需要测量的量是两滑块到光电门的距离x1、x2或AC、BD之间的距离．
解析：(1)实验时要调整气垫导轨水平，具体措施为：接通气源，如果滑块能在气垫上静止，则表示气垫导轨调整至水平状态．
(2)两滑块组成的系统动量守恒，弹开前动量为零，故弹开后满足mAvA＝mBvB，即mA＝mB，所以＝，只要该式成立，则验证实验成功．
(3)弹簧的势能Ep＝mA2＋mB2，Ep＝mA2＋mB2＋μmAgx1＋μmBgx2，故还需测量两滑块到光电门的距离．
2．在“验证动量守恒定律”的实验中，气垫导轨上放置着带有遮光板的滑块A、B，遮光板的宽度相同，测得的质量分别为m1和m2.实验中，用细线将两个滑块拉近使轻弹簧压缩，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为t1、t2.
(1)图2为甲、乙两同学用螺旋测微器测遮光板宽度d时所得的不同情景．由该图可知甲同学测得的示数为3.505 mm，乙同学测得的示数为3.485 mm.
(2)用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式m1＝m2，被压缩弹簧开始储存的弹性势能Ep＝＋.
解析：(1)甲图，螺旋测微器的固定刻度读数为3.5 mm，可动刻度读数为0.01×0.5 mm＝0.005 mm，所以最终读数为3.5 mm＋0.005 mm＝3.505 mm；乙图，螺旋测微器的固定刻度读数为3 mm，可动刻度读数为0.01×48.5 mm＝0.485 mm，所以最终读数为3 mm＋0.485 mm＝3.485 mm.
(2)根据动量守恒定律可知，设向右为正方向，则应满足的表达式为0＝－m1v1＋m2v2，即m1v1＝m2v2，v1＝，v2＝，故有m1＝m2；根据功能关系可知，储存的弹性势能Ep＝m1v＋m2v＝＋.
3．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，启动打点计时器甲车受到一水平向右的冲量．运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动．
纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为0.6 m/s，甲、乙两车的质量之比m甲m乙＝21.
解析：由图乙可得碰前甲车的速度为
v1＝ m/s＝0.6 m/s
碰后两车的共同速度v2＝ m/s＝0.4 m/s
由动量守恒定律有m甲v1＝(m甲＋m乙)v2
由此得甲、乙两车的质量之比
m甲m乙＝v2(v1－v2)＝0.4(0.6－0.4)＝21.
