Question

7．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)甲的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)甲使之做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)乙相碰并粘合成一體，而后兩車(chē)?yán)^續(xù)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖1所示．在小車(chē)甲后連著紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．

已測(cè)得小車(chē)甲的質(zhì)量m_甲=0.40kg，小車(chē)乙的質(zhì)量m_乙=0.20kg，已得到打點(diǎn)紙帶如圖2所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距并標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)．由以上測(cè)量結(jié)果可得，碰前兩小車(chē)系統(tǒng)的總動(dòng)量為0.420kg•m/s；碰后兩小車(chē)系統(tǒng)的總動(dòng)量為0.417kg•m/s．（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 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：再根據(jù)P=mv=m$\frac{x}{t}$即可求得碰撞前后的動(dòng)量．

解答 解：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(chē)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故小車(chē)有個(gè)加速過(guò)程，在碰撞前做勻速直線(xiàn)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(xiàn)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．
碰前系統(tǒng)的動(dòng)量即A的動(dòng)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(dòng)量P₂=（m₁+m₂）v₂=（m₁+m₂）$\frac{DE}{5T}$=（0.40+0.20）×$\frac{0.0695}{5×0.02}$=0.417kg•m/s
碰撞前后動(dòng)量近似相等
故答案為：0.420，0.417．

點(diǎn)評(píng) 本題考查動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證；關(guān)鍵在于根據(jù)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．