Question

在學(xué)習(xí)了“實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)后，得出了動(dòng)量守恒定律，反過來我們可以利用該實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)方案來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．下面是某實(shí)驗(yàn)小組選用水平氣墊導(dǎo)軌、光電門的測量裝置來研究兩個(gè)滑塊碰撞過程中系統(tǒng)動(dòng)量的變化情況．實(shí)驗(yàn)儀器如圖所示．

實(shí)驗(yàn)過程：
（1）調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，并使光電計(jì)時(shí)器系統(tǒng)正常工作．
（2）在滑塊1上裝上擋光片并測出其長度L．
（3）在滑塊2的碰撞端面粘上橡皮泥（或雙面膠紙）．
（4）用天平測出滑塊1和滑塊2的質(zhì)量m₁、m₂．
（5）把滑塊1和滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌上，讓滑塊2處于靜止?fàn)顟B(tài)（v₂=0），用滑塊1以初速度v₁與之碰撞（這時(shí)光電計(jì)時(shí)器系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算時(shí)間），撞后兩者粘在一起，分別記下滑塊1的擋光片碰前通過光電門的遮光時(shí)間t₁和碰后通過光電門的遮光時(shí)間t₂．
（6）先根據(jù)以上所測數(shù)據(jù)計(jì)算滑塊1碰撞前的速度，其表達(dá)式為v₁=

L

t1

，及碰后兩者的共同速度，其表達(dá)式為v=

L

t2

；再計(jì)算兩滑塊碰撞前后的動(dòng)量，并比較兩滑塊碰撞前后的動(dòng)量的矢量和．
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成表格內(nèi)容：（表中計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）
m₁=0.324kg    m₂=0.181kg    L=1.00×10^-3m

次 數(shù)	滑塊1		滑塊2		碰前系統(tǒng)動(dòng)量kgms-1		碰后系統(tǒng)動(dòng)量kgms-1
	v1/ms-1	v/ms-1	v2/ms-1	v/ms-1	m1v1	m2v2	（m1+m2）v
1	0.290	0.184	0	0.184	0.0940	0	0.0929
2	0.426	0.269	0	0.269	0.138	0	0.136
實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)碰撞前后動(dòng)量矢量和相等，即系統(tǒng)動(dòng)量守恒

（7）若要證明上述碰撞是非彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為

m₁(

L

t1

)2＞（m₁+m₂）(

L

t2

)2

 （用上面所測物理量的符號(hào)即m₁、m₂、t₁、t₂、L表示）．

Answer 1

分析：（6）擋光片的長度與擋光時(shí)間的比值是滑塊的速度；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算；分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
（7）碰撞過程中有機(jī)械能損失的碰撞是非彈性碰撞．

解答：解：（6）滑塊1碰撞前的速度表達(dá)式為v₁=

L

t1

，碰后兩者的共同速度表達(dá)式為v=

L

t2

；根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)如下表所示；由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知：在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)碰撞前后動(dòng)量矢量和相等，即系統(tǒng)動(dòng)量守恒．

次 數(shù)	滑塊1		滑塊2		碰前系統(tǒng)動(dòng)量kgms-1		碰后系統(tǒng)動(dòng)量kgms-1
	v1/ms-1	v/ms-1	v2/ms-1	v/ms-1	m1v1	m2v2	（m1+m2）v
1	0.290	0.184	0	0.184	0.0940	0	0.0929
2	0.426	0.269	0	0.269	0.138	0	0.136
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)碰撞前后動(dòng)量矢量和相等，即系統(tǒng)動(dòng)量守恒

（7）在非彈性碰撞中，機(jī)械能有損失，即兩滑塊碰撞后，動(dòng)能減小，碰前系統(tǒng)的動(dòng)能大于碰后系統(tǒng)的動(dòng)能，即：
m₁(

L

t1

)2＞（m₁+m₂）(

L

t2

)2．
故答案為：（6）如上表所示；（7）m₁(

L

t1

)2＞（m₁+m₂）(

L

t2

)2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用速度公式可以求出滑塊的速度，根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)即可正確解題．要知道彈性碰撞與非彈性碰撞的概念．