Question

15．氣墊導(dǎo)軌工作時，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動時的阻力．為了驗證動量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個質(zhì)量均為a的滑塊，每個滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計時器的紙帶相連，兩個打點(diǎn)計時器所用電源的頻率均為b．氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個打點(diǎn)計時器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動．圖2為某次實驗打出的點(diǎn)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(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長度x₁、x₂和x₃．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0.2abx₁、0.2abx₃，兩滑塊的總動量大小為0.2ab（x₁-x₃）；碰撞后兩滑塊的總動量大小為0.4abs₂．重復(fù)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(nèi)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(shè)置滑塊在 氣墊導(dǎo)軌上碰撞，用打點(diǎn)計時器紙帶的數(shù)據(jù)測量碰前和碰后的速度，計算前后的動量，多次重復(fù)，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動量守恒定律得到驗證．

解答 解：由圖乙結(jié)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=$\frac{{x}_{1}}{t}$=$\frac{{x}_{1}}{5T}$=0.2x₁b
v₂=$\frac{{x}_{3}}{t}$=0.2x₃b
碰撞后兩物體共同速度：
v=$\frac{{x}_{2}}{t}$=0.2x₂b
所以碰前兩物體動量分別為：p₁=mv₁=0.2abx₁，p₂=mv₂=0.2abx₃，總動量為：p=p₁-p₂=0.2ab（x₁-x₃）；碰后總動量為：p′=2mv=0.4abx₂．
故答案為：0.2abx₁ 0.2abx₃ 0.2ab（x₁-x₃）　0.4abx₂．

點(diǎn)評 本題考查了關(guān)于動量守恒的基礎(chǔ)知識，要注意氣墊導(dǎo)軌要水平才能滿足動量守恒，明確利用紙帶求解速度的基本方法．