Question

5．在《探究碰撞中的不變量》實(shí)驗(yàn)中：
（1）甲同學(xué)利用水平放置的氣墊導(dǎo)軌做的實(shí)驗(yàn)，如圖1所示，圖中A、B裝置叫光電門(mén)，其作用是測(cè)量?jī)苫瑝K碰撞前后的速度．
（2）乙同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器《探究碰撞中的不變量》的實(shí)驗(yàn)，在小車(chē)1的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)1使之作勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)2相碰并粘合在一起，繼續(xù)作勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖2所示，在小車(chē)1后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率50H_Z，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．
①若已得到打點(diǎn)紙帶如圖3，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選BC段來(lái)計(jì)算小車(chē)1的碰前速度，應(yīng)選取DE段來(lái)計(jì)算小車(chē)1和2碰后共同速度（以上兩格填A(yù)B或BC或CD或DE）．碰前小車(chē)1的速度v_A=1.05m/s；碰后小車(chē)1和2速度大小v_AB=0.69m/s．
②已測(cè)得小車(chē)1的質(zhì)量m₁=0.40kg，小車(chē)2的質(zhì)量m₂=0.20kg；經(jīng)探究后，碰撞前的不變量為m₁•v_A；碰撞后的不變量為（m₁+m₂）•v_AB．（用題給字母表示）

Answer 1

分析 （1）明確光電門(mén)的形狀及光電門(mén)的作用；
（2）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，在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同，所以BC應(yīng)為碰撞之前勻速運(yùn)動(dòng)階段，DE應(yīng)為碰撞之后勻速運(yùn)動(dòng)階段．
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，由動(dòng)量定義式求出動(dòng)量．

解答 解：（1）由圖可知AB為光電門(mén)；其作用時(shí)通過(guò)記錄物體通過(guò)的時(shí)間來(lái)計(jì)算滑塊碰撞前后的速度；
（2）①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．
碰前小車(chē)的速度為：v_A=$\frac{BC}{t}$=$\frac{0.1050}{0.02×5}$=1.05m/s，
碰后小車(chē)的共同速度為：v_AB=$\frac{DE}{t}$=$\frac{0.0695}{0.02×5}$≈0.69m/s，
碰前系統(tǒng)的動(dòng)量即A的動(dòng)量，則P₁=m₁v_A
碰后的總動(dòng)量P₂=（m₁+m₂）v_AB
故答案為：（1）光電門(mén)，測(cè)量?jī)苫瑝K碰撞前后的速度；（2）①BC   DE    1.05；0.69；②m₁•v_A    （m₁+m₂）•v_AB

點(diǎn)評(píng) 本題考查了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)，分析清楚小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，運(yùn)用速度公式、動(dòng)量計(jì)算公式即可正確解題，要掌握根據(jù)紙帶求速度的方法．