Question

17．氣墊導軌（如圖甲）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0.1Kg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50Hz．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．圖乙為某次實驗打出的、點跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的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s₁、s₃，兩滑塊的總動量大小為s₁-s₃；碰撞后兩滑塊的總動量大小為2s₂．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：由題意可知，打點計時器的打點間隔：T=0.02s，5T=0.1s，
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=$\frac{{s}_{1}}{t}$=$\frac{{s}_{1}}{5T}$=10s₁，v₂=$\frac{{s}_{3}}{t}$=$\frac{{s}_{3}}{5T}$=10s₃，
碰撞后兩物體共同速度：v=$\frac{{s}_{2}}{t}$=$\frac{{s}_{2}}{5T}$=10s₂，
所以碰前兩物體動量分別為：p₁=mv₁=0.1×10s₁=s₁，p₂=mv₂=0.1×10s₃=s₃，
總動量：p=p₁-p₂=s₁-s₃；碰后總動量：p′=2mv=2×0.1×10s₂=2s₂；
故答案為：s₁；s₃；s₁-s₃；2s₂．

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，這是一道基礎實驗題．