Question

小剛同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：

（1）下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：
①把長(zhǎng)木板放置在水平桌面上，其中一端用薄木片墊高；
②把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板的一端；
③將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；（以上兩空填寫后續(xù)描述中的字母符號(hào)：a．推動(dòng)小車A使之運(yùn)動(dòng)，b．接通電源）
⑥關(guān)閉電源，取下紙帶，換上新紙帶，重復(fù)步驟③④⑤，選出較理想的紙帶如圖乙所示；
⑦用天平測(cè)得小車A的質(zhì)量為m₁=0.4kg，小車B的質(zhì)量為m₂=0.2kg．
（2）在上述實(shí)驗(yàn)步驟中，還需完善的步驟是______（填寫步驟序號(hào)并完善該步驟）
（3）若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距（已標(biāo)在圖上）．A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，則應(yīng)選______段來(lái)計(jì)算A碰前的速度．應(yīng)選______段來(lái)計(jì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，碰前兩小車的總動(dòng)量為_(kāi)_____kg?m/s，碰后兩小車的總動(dòng)量為_(kāi)_____kg?m/s．（以上兩空結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
（5）試說(shuō)明（4）問(wèn)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是______．

Answer 1

（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源，再釋放小車，因此實(shí)驗(yàn)步驟：⑤先b，再a，接著與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)．
（2）實(shí)驗(yàn)前要平衡摩擦力，在上述實(shí)驗(yàn)步驟中，還需完善的步驟是 ①，調(diào)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(diǎn)情況看，BC段既表示小車做勻速運(yùn)動(dòng)，又表示小車有較大速度，因此BC段能較準(zhǔn)確地描述小車A在碰前的運(yùn)動(dòng)情況，應(yīng)選BC段來(lái)計(jì)算A碰前速度．從CD段打點(diǎn)情況看，小車的運(yùn)動(dòng)情況還沒(méi)穩(wěn)定，而在DE段內(nèi)小車運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，故應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度．
（4）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí)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(dòng)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(dòng)量：P=（m_A+m_B）V_共=（0.2kg+0.4kg）×0.695m/s=0.417kgm/s．
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(dòng)量不守恒．
故答案為：（1）⑥b；a；（2）①，調(diào)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(dòng)量不守恒．