Question

利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律。在图（a）中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧

利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律。在图（a）中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。 实验测得滑块A 质量m 1 =0.310kg，滑块B的质量m 2 =0.108kg，遮光片的宽度d=1.00cm；打点计时器所用的交流电的频率为f=50H Z 。将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰；碰后光电计时器显示的时间为 ，碰撞前后打出的纸带如图（b）所示。 若实验允许的相对误差绝对值 最大为5℅，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。

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Answer 1

见解析。

试题分析：按定义，物体运动的瞬时速度大小v为：          ① 式中 为物块在很短时间 内走过的路程，设纸带上打出相邻两点的时间间隔为 ，则 ② 可视为很短；设在A碰撞前后瞬时速度大小分别为v 0 ， v 1 ，将②式和图给实验数据代入①式可得： v 0 =2.00m/s ③ v 1 =0.970m/s ④ 设B在碰撞后的速度大小为v 2 ，由①式有 代入题所给的数据可得：v 2 =2.86m/s       ⑥ 设两滑块在碰撞前后的动量分别为P和P ’ ，则 P=m 1 v 0     ⑦ P ’ =m 2 v 1 +m 2 v 2          ⑧ 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为         ⑨ 联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，可得：  ⑩ 因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。