Question

小剛同學設計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：

（1）下面是實驗的主要步驟：
①把長木板放置在水平桌面上，其中一端用薄木片墊高；
②把打點計時器固定在長木板的一端；
③將紙帶穿過打點計時器并固定在小車A的一端；
④把小車A的前端固定橡皮泥，讓小車B靜止的放置在木板上；
⑤先______，再______，接著與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體繼續(xù)運動；（以上兩空填寫后續(xù)描述中的字母符號：a．推動小車A使之運動，b．接通電源）
⑥關閉電源，取下紙帶，換上新紙帶，重復步驟③④⑤，選出較理想的紙帶如圖乙所示；
⑦用天平測得小車A的質量為m₁=0.4kg，小車B的質量為m₂=0.2kg．
（2）在上述實驗步驟中，還需完善的步驟是______（填寫步驟序號并完善該步驟）
（3）若已測得打點紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距（已標在圖上）．A為運動的起點，則應選______段來計算A碰前的速度．應選______段來計算A和B碰后的共同速度；（以上兩空選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）
（4）根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算，碰前兩小車的總動量為______kg?m/s，碰后兩小車的總動量為______kg?m/s．（以上兩空結果保留三位有效數(shù)字）
（5）試說明（4）問中兩結果不完全相等的主要原因是______．

Answer 1

（1）實驗時要先接通電源，再釋放小車，因此實驗步驟：⑤先b，再a，接著與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體繼續(xù)運動．
（2）實驗前要平衡摩擦力，在上述實驗步驟中，還需完善的步驟是 ①，調節(jié)薄木片的位置，輕推小車能使之勻速下滑．
（3）從分析紙帶上打點情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大速度，因此BC段能較準確地描述小車A在碰前的運動情況，應選BC段來計算A碰前速度．從CD段打點情況看，小車的運動情況還沒穩(wěn)定，而在DE段內小車運動穩(wěn)定，故應選DE段來計算A和B碰后的共同速度．
（4）打點計時器打點時間間隔為0.02s，小車A在碰前的速度：v₀=

BC

t

=

0.1050

0.02×5

=1.050m/s，
小車A在碰前的動量：P₀=m_AV₀=0.40kg×1.050m/s=0.420kgm/s，
碰后A、B的共同速度：V_共=

DE

t

=

0.0695

0.02×5

=0.695m/s，
碰后A、B的總動量：P=（m_A+m_B）V_共=（0.2kg+0.4kg）×0.695m/s=0.417kgm/s．
（5）實驗過程中，由于紙帶與打點計時器間存在摩擦、小車受到空氣阻力等阻力，小車受到的合外力不為零，使動量不守恒．
故答案為：（1）⑥b；a；（2）①，調節(jié)薄木片的位置，輕推小車能使之勻速下滑；（3）BC；DE；（4）0.420；0.417；（5）紙帶處的摩擦、空氣阻力等造成動量不守恒．