《2025年赢在微点物理》

[典例1]　某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图甲所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上,这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。
下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平。
②向气垫导轨通入压缩空气。
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向。
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳。
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间，已知碰后两滑块一起运动。
⑥先______________________，然后______________________，让滑块带动纸带一起运动。
⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图乙所示。
⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g。
(1)试着完善实验步骤⑥的内容。
(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为________kg.m/s;两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为________kg.m/s。(均保留3位有效数字)
(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是______________________________。

答案：
(1)接通打点计时器的电源　放开滑块1　
(2)0.620　0.618
(3)纸带与打点计时器的限位孔有摩擦解析　
(1)使用打点计时器时应先接通电源，后放开滑块1。
(2)作用前滑块1的速度v1=$\frac{0.2}{0.1}$m/s=
　2m/s,其质量与速度的乘积为0.310×2kg.m/s=0.620kg.m/s,作用后滑块1和滑块2具有相同的速度u=
　$\frac{0.168}{0.14}$m/s=1.2m/s,其质量与速度的乘积之和为(0.310+0.205)×1.2kg.m/s=
　0.618kg.m/s。
(3)相互作用前后动量减小的主要原因是纸带与打点计时器的限位孔有摩擦。

[典例2]　某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的装置如图甲所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz,长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。
(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)。A为运动的起点，则应选________段来计算A碰前的速度。应选________段来计算A和B碰后的共同速度。(均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)
(2)已测得小车A的质量$m_1 = 0.4$ kg，小车B的质量为$m_2 = 0.2$ kg，则碰前两小车的总动量为__________kg.m/s，碰后两小车的总动量为__________kg.m/s。

答案：
(1)BC　DE
(2)0.420　0.417
　解析　
(1)从分析纸带上打点的情况看，
BC段既表示小车做匀速运动，叉表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用
BC段计算小车A碰前的速度。从CD段打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选用DE段计算A和B碰后的共同速度。
(2)小车A在碰撞前速度u。=$\frac{BC}{5T}$=
　$\frac{10.50×10−}{5×0.02}$m/s=1.050m/s,小车A在碰撞前动量p。=m1u=0.4×1.050kg.m/s=0.420kg.m/s,碰撞后A、B的共同速度=$\frac{DE}{5T}$=$\frac{6.95×10}{5×0.02}$m/s=0.695m/s,碰撞后A、B的总动量p=(m1+m2)u=
　(0.2+0.4)×0.695kg.m/s=
　0.417kg.m/s。