2020新亮剑高考物理总复习讲义：第六单元 动量 实验7.docx

教学资料范本2020新亮剑高考物理总复习讲义：第六单元 动量 实验7编 辑：_时 间：_量实验7验证动量守恒定律见自学听讲P110实验目的1.掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法;验证一维碰撞中的动量守恒。2.掌握实验数据处理的方法;探究一维弹性碰撞的特点。实验原理在一维碰撞中,测出物体的质量m1、m2和碰撞前后物体的速率v、v,找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p=m1v1+m2v2,看碰撞前后动量是否守恒。实验器材方案一:斜槽,大小相等、质量不同的小钢球两个,重垂线一条,白纸,复写纸,天平一台,刻度尺,圆规。方案二:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案三:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥、刻度尺。方案四:带细线的小球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。实验步骤方案一利用等大的小球碰撞后做平抛运动完成一维碰撞实验1.先用天平测出两小球质量m1、m2。2.按图示安装好实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端的切线水平,调整实验装置使两小球碰时处于同一水平高度,且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线和轨道末端的切线平行,以确保正碰后的速度方向水平。3.在地上铺一张白纸,在白纸上铺复写纸。4.在白纸上记下重垂线所指的位置O。5.先不放被碰小球,让入射小球从斜槽上同一高度处滚下,重复10次,用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面,圆心看作入射小球不发生碰撞,仅做平抛运动的落地点P。6.把被碰小球放在斜槽的末端,让入射小球从同一高度滚下,使它们发生正碰,重复10次,仿步骤5求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。7.过O和N在纸上作一直线。8.用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。把两小球的质量和相应的数值代入方程式m1OP=m1OM+m2ON中,看是否成立。9.整理实验器材并放回原处。方案二利用气垫导轨完成一维碰撞实验1.测质量:用天平测出两滑块质量m1、m2。2.安装:正确安装好气垫导轨。3.实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块在各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量;改变滑块的初速度大小)。4.验证:一维碰撞中的动量守恒。方案三利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞,两小车碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。实验装置如图所示1.质量的测量:用天平测出两车质量m1、m2。2.速度的测量:v=xt,式中x是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量。t为小车经过x所用的时间,可由打点间隔算出。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。方案四利用等长细线悬挂等大的小球实现一维碰撞,实验装置如图所示1.质量的测量:用天平测量两小球的质量m1、m2。2.速度的测量:可以测量小球被拉起的角度,根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度;测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度,根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度。3.不同碰撞情况的实现:用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量损失。数据处理把测量数据填入表中,比较碰撞前后的总动量之间的关系:方案一表格碰撞前碰撞后质量m/kgm1=m1=m2=平抛距离x/mOP=OM=ON=总动量p/(kgms-1)m1OP=m1OM+m2ON=方案二、方案三、方案四表格碰撞前碰撞后质量m/kgm1=m2=m1=m2=速度v/(ms-1)v1=v2=v1=v2=总动量p/(kgms-1)m1v1+m2v2=m1v1+m2v2=1.(20xx陕西西安六校联考)如图所示,质量为m1的球A从斜槽某一高度由静止滚下,落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与球A半径相同、质量为m2的球B,仍让球A从斜槽同一高度滚下,并与球B正碰,两球落地后,球A和B的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则实验必须满足的条件是()。A.轨道末端的切线必须是水平的B.斜槽轨道必须光滑C.m1=m2D.m1m2解析轨道末端水平可以保证小球做平抛运动,故A项正确。斜槽是否光滑对实验几乎无影响,但质量m1应大于m2,否则入射球会反弹,从而引起较大的误差,故B、C、D三项均错误。答案A2.(20xx福建福州开学考试)某同学把两个质量不同的物体用细线连接,中间夹一被压缩的弹簧,如图所示,将这一系统置于光滑的水平桌面上,烧断细线,观察两物体的运动情况,进行必要的测量,探究物体间相互作用时的不变量。 (1)该同学还必须有的器材是。(2)需要直接测量的数据是。(3)本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为。解析两物体弹开后各自做平抛运动,根据平抛运动规律可知两物体做平抛运动的时间t相等。所需验证的表达式为m1v1=m2v2,等式两侧都乘以时间t,有m1v1t=m2v2t,即m1x1=m2x2。答案(1)刻度尺、天平(2)两物体的质量m1、m2和两物体落地点到桌子两侧边缘的水平距离x1、x2(3)m1x1=m2x2见自学听讲P111一方案一的原理与操作本方案由小球抛出点高度相同可知小球运动时间相同,由x=vt和h=12gt2可得v=xg2h,即vx,所以可以用水平位移x来代替速度,变验证m1v1+m2v2=m1v1+m2v2为验证m1OP=m1OM+m2ON,即变难测物理量为易测物理量。但为了减小误差,需要多次重复实验,为了保证每次碰撞状态相同,必须每次都从同一位置由静止释放小球。例1某实验小组在“探究碰撞中的不变量”的实验中,采用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来进行探究。图中PQ是斜槽,QR是水平槽。实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹。重复上述操作10次,得到10个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中的O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图乙所示,其中刻度尺水平放置,且平行于G、R、O所在平面,刻度尺的零点与O点对齐。(1)碰撞后B球的水平射程应取为cm。(2)在以下选项中,本次实验必须测量的量是。A.水平槽上未放B球时,测量A球落点位置D到O点的距离B.A球与B球碰撞后,测量A、B球落点位置C、E分别到O点的距离C.测量A球或B球的直径D.测量A球或B球的质量(或两球质量之比)E.测量G点相对水平槽面的高度解析(1)应取将所有落点包含在内的最小圆的圆心为落地点,读数大概为63.9 cm。(2)根据动量守恒,实验需要满足公式mAv0=mAv1+mBv2,速度不便于测量,但小球碰撞前后的速度可以根据其做平抛运动的下落高度和水平射程表示,根据平抛的初速度v=xt知,只需要验证mAOD=mAOC+mBOE。因此不需要测量水平槽面离地面的高度或小球在空中运动的时间,只需要测量A球和B球的质量,A球两次落地的水平距离和B球落地时的水平距离。答案(1)63.9(63.864.2均可)(2)ABD二方案二的原理与操作利用气垫导轨可以大大减小系统受到的阻力,当导轨水平放置时可以认为系统所受的合力为零,满足系统动量守恒条件,而且滑块碰撞前后都是做匀速直线运动,便于测量速度。例2某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验;气垫导轨装置如图所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成。(1)实验的主要步骤:安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;向气垫导轨通入压缩空气;接通光电计时器;把滑块2静止放在气垫导轨的中间;滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞,碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2,两滑块通过光电门2后依次被制动;读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为:滑块1通过光电门1的挡光时间t1=10.01 ms,通过光电门2的挡光时间t2=49.99 ms,滑块2通过光电门2的挡光时间t3=8.35 ms;测出挡光片的宽度d=5 mm,测得滑块1(包括撞针)的质量m1=300 g,滑块2(包括弹簧)的质量m2=200 g。(2)数据处理与实验结论。实验中气垫导轨的作用是:A.。B.。碰撞前滑块1的速度v1为m/s;碰撞后滑块1的速度v2为 m/s;滑块2的速度v3为 m/s。(结果保留2位有效数字)在误差允许的范围内,通过本实验,同学们可以探究出哪些物理量是不变的?通过对实验数据的分析说明理由。(至少回答2个不变量)A.。B.。C.。解析(2)A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。B.保证两个滑块的碰撞是一维的。滑块1碰撞之前的速度v1=dt1=510-310.0110-3 m/s0.50 m/s;滑块1碰撞之后的速度v2=dt2=510-349.9910-3 m/s0.10 m/s;滑块2碰撞之后的速度v3=dt3=510-38.3510-3 m/s0.60 m/s。A.系统质量与速度的乘积之和不变。原因:系统碰撞之前的总动量m1v1=0.15 kgm/s,系统碰撞之后的总动量m1v2+m2v3=0.15 kgm/s。B.系统碰撞前后总动能不变。原因:系统碰撞之前的总动能Ek1=12m1v12=0.0375 J,系统碰撞之后的总动能Ek2=12m1v22+12m2v32=0.0375 J,所以系统碰撞前后总动能相等。C.系统碰撞前后质量不变。答案(2)A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差B.保证两个滑块的碰撞是一维的0.500.100.60A.系统质量与速度的乘积之和不变B.系统碰撞前后总动能不变C.系统碰撞前后质量不变三方案三的原理与操作本方案利用小车在轨道平面上碰撞验证动量守恒定律,由于轨道的摩擦和纸带的阻力,容易造成误差,实验前先要“平衡摩擦力”,安装好器材必须进行调试,把一端垫高,使小车能做匀速直线运动。例3如图甲所示,在水平光滑轨道上有a、b两辆实验小车,a车系着一条穿过打点计时器的纸带,在a车受到水平向右的冲量的同时,立即启动打点计时器。a车运动一段距离后,与静止的b车发生正碰并粘在一起运动。纸带记录的碰撞前a车和碰撞后两车的运动情况如图乙所示,电源频率为50 Hz,则碰撞前a车运动速度大小为 m/s,a、b两车的质量之比mamb=。解析由纸带及刻度尺可得碰前a车的速度v1=(3.40-1.00)10-20.022 m/s=0.60 m/s碰后两车的共同速度v2=(7.00-5.40)10-20.022 m/s=0.40 m/s由动量守恒定律有mav1=(ma+mb)v2由此得a、b两车的质量之比mamb=v2(v1-v2)=21。答案0.6021四方案四的原理与操作本方案利用小球摆动碰撞验证系统动量守恒,实验装置简单。为了实现一维碰撞,应该用两根等长的细线系住每个小球,做成双线摆,避免晃动。测量摆长时应该把摆线的长度加上小球的半径,为了准确测量摆角,要准备大型量角器。例4用图示的装置来验证动量守恒定律。质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上,O点到A球球心的距离为L。使细线在A球释放前伸直且线与竖直线的夹角为,A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰,碰撞后,A球把轻质指示针OC推到与竖直线的夹角为处,B球落到地面上,地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D。保持角不变,多次重复上述实验,白纸上记录了B球的多个落点。 (1)图中s应是B球初始位置到的水平距离。(2)为了验证两球碰撞过程中动量守恒,应测量的物理量有s和。(用字母表示)(3)用测得的物理量表示碰撞前后A、B两球的动量:pA=,pA=;pB=0,pB=。(当地的重力加速度为g)解析 (1)从图中可以看出,s应是B球初始位置到落地点的水平距离。(2)还应测的物理量是A球的质量mA、B球的质量mB、A球开始的摆角和向左摆动的最大摆角、B球下落的高度H、O点到A球球心的距离L。(3)根据机械能守恒定律可得mAgL(1-cos )=12mAvA2,A球碰前的动量pA=mAvA,联立解得pA=mA2gL(1-cos);根据机械能守恒定律可得mAgL(1-cos )=12mAvA2,A球碰后的动量pA=mAvA,联立解得pA=mA2gL(1-cos);B球做平抛运动,由平抛运动的规律可得H=12gt2,s=vBt,B球碰后的动量pB=mBvB,联立解得pB=mBs g2H。答案(1)落地点(2)mA、mB、H、L(3)mA2gL(1-cos)mA2gL(1-cos)mBsg2H五实验方法创新要验证动量守恒定律,必须先设计一维无摩擦碰撞,比如斜槽中小球碰撞、轨道小车、气垫导轨上的滑块,要注意尽量减小外力的影响。为减少测量项目,可以设计用一个运动物体去碰撞另一个静止的物体,碰撞之后两物体可以分开运动,也可以粘在一起运动。为了计算动量,就必须测量速度,速度是不能直接测量的物理量,能测量速度的方法有很多。请问:你知道的测量速度的方法有哪些呢?答案利用打点计时器打出的纸带、频闪照相法、光电计时器法、平抛运动法、机械能守恒法等。例5物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验。步骤如下:用天平测出滑块A、B的质量分别为300 g和200 g;安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;向气垫导轨通入压缩空气;把A、B两滑块放到导轨上,并给他们一个初速度(导轨摩擦忽略不计),同时开始闪光照相,闪光的时间间隔设定为 t=0.2 s。照片如图,该组同学结合实验过程和图象分析知:该图象是闪光4次摄得的照片,在这4次闪光的瞬间,A、B两滑块均在080 cm刻度范围内;第一次闪光时,滑块B恰好通过x=55 cm处,滑块A恰好通过x=70 cm处;碰撞后有一个物体处于静止状态。请问:(1)以上情况说明碰后(选填“A”或“B”)物体静止,滑块碰撞位置发生在cm处。(2)滑块碰撞时间发生在第一次闪光后s。(3)设向右为正方向,碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和是kgm/s,碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和是kgm/s,以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是。解析(1)由图可知,A只有两个位置有照片,则说明A碰后保持静止,故碰撞发生在第一、二两次闪光时刻之间,碰撞后A静止,故碰撞发生在x=60 cm处。(2) 碰撞后B向左做匀速运动,设其速度为vB,所以vBt=0.2 m,碰撞到第二次闪光时B向左运动10 cm,时间为t,有vBt=0.1 m,第一次闪光到发生碰撞时间为t,有t+t=t,得t=0.1 s。(3) 设向右为正方向,碰撞前B的速度大小vB=0.050.1 m/s=0.5 m/sA的速度大小vA=0.10.1 m/s=1 m/s则碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和p1=mBvB-mAvA=0.20.5 kgm/s-0.31 kgm/s=-0.2 kgm/s碰撞后,A静止,B的速度大小vB=1 m/s则碰撞后两滑块的动量pB=-mBvB=-0.21 kgm/s=-0.2 kgm/s以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是“碰撞前后两物体的质量与速度的乘积之和”。答案(1)A60(2)0.1(3)-0.2-0.2碰撞前后两物体的质量与速度的乘积之和(1)保证两物体发生的是一维碰撞,即两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动。(2)气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压,严防碰伤和划伤,绝对禁止在不通气的情况下使滑行器在轨面上滑磨。(3)若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平。(4)利用摆球进行实验时,可以将实验仪器靠在一个大型的量角器上,这样可以较准确地读出小球摆动的角度,以减小误差。(5)若利用摆球进行实验,两小球静止时球心应在同一水平线上,且刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在同一竖直面内。见高效训练P671.(20xx江西南昌水平检测)质量分别为m1和m2的两个物体A、B碰撞前后的位移时间图象如图所示,关于以下说法:碰撞前两物体质量与速度的乘积相同;m1=m2;碰撞后两物体一起做匀速直线运动;碰撞前两物体质量与速度的乘积大小相等、方向相反。其中正确的是()。A.B.C.D.解析由题图可知,A和B碰前都做匀速直线运动,但运动方向相反,碰后两物体位置不变,即处于静止,所以碰后速度都为零,故错误,正确;又由图线夹角均为可知,A和B碰前速度大小相等,可得m1=m2,正确。答案C2.(20xx湖南怀化11月考试)如图所示为弹簧弹射装置,在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧,在其两端各放置一个金属小球1和2(两球直径略小于管径且两球与弹簧不拴连),压缩弹簧并锁定。现解除锁定,则两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。按下述步骤进行实验:用天平测出两球质量分别为m1、m2;用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h;解除弹簧锁定弹出两球,记录两球在水平地面上的落点P、Q。要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能,还需测量的物理量有(已知重力加速度g)()。A.弹簧的压缩量xB.两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2C.小球直径D.两球从管口弹出到落地的时间t1、t2解析弹簧的弹性势能等于两球得到的动能之和,而要求解动能必须还要知道两球弹射的初速度v0,由平抛运动可知v0=x2hg=xg2h,故还需要测出两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离x1、x2。答案B3.(20xx江苏南京四校联考)图示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用前后运动过程的频闪照片,频闪的频率为10 Hz。A、B之间夹着一根被压缩的轻质弹簧并用绳子连接,开始时它们处于静止状态。绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动。已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g。根据照片记录的信息,不能判断的是()。A.A、B两滑块均做匀速直线运动B.B滑块的速度大小为6 cm/sC.A、B两滑块的动量相同D.A滑块的动量变化量与B滑块的动量变化量之和为零解析根据照片记录的信息,可判断A、B两滑块均做匀速直线运动,B滑块的速度大小vB=0.60.1 cm/s=6 cm/s,A、B两项正确;A、B两滑块的动量方向相反,动量不相同,A滑块的动量变化量与B滑块的动量变化量之和为零,C项错误,D项正确。答案C4.(20xx江西南昌五校联考)(多选)在“探究碰撞中的不变量”的实验中,对于最终的结论m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,下列说法正确的是()。A.仅限于一维碰撞B.任何情况下m1v12+m2v22=m1v12+m2v22也一定成立C.式中的v1、v2、v1、v2都是速度的大小D.式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和解析这个实验是在一维情况下设计的实验,其他情况未做探究;系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论,其他探究的结论情况不成立,而速度是矢量,应考虑方向。故A、D两项正确。答案AD5.(20xx山西晋城六校联考)(多选)如图所示,在利用悬线悬挂等大的小球进行验证动量守恒定律的实验中,下列说法正确的是()。 A.悬挂两球的线长度要适当,且等长B.静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C.两小球必须都是刚性球,且质量相同D.两小球碰后可以粘在一起共同运动解析两线等长能保证两球正碰,以减小实验误差,所以A项正确;由于计算碰撞前速度时用到了mgh=12mv2-0,即初速度为0,B项正确;本实验中对小球的弹性性能无要求,C项错误;两球正碰后,有各种运动情况,所以D项正确。答案ABD6.(20xx安徽黄山五校联考)(多选)如图所示,在用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验时,下列操作正确的是()。A.一个车上装上撞针是为了改变两车的质量B.一个车上装上橡皮泥是为了碰撞后粘在一起C.先接通打点计时器的电源,再释放拖动纸带的小车D.先释放拖动纸带的小车,再接通打点计时器的电源解析车的质量可以用天平测量,没有必要一个用钉子而另一个用橡皮泥配重。这样做的目的是为了碰撞后两车粘在一起有共同速度,B项正确;打点计时器的使用原则是先接通电源,C项正确。答案BC7.(20xx湖北黄冈水平检测)用如图所示的装置来研究碰撞过程中的动量守恒。桌面上放置一个由倾斜和水平轨道连接的平抛装置,轨道末端水平,O点是轨道末端的垂直投影点。将质量为m1的小球A从斜面上某点静止释放,小球从末端水平抛出,并落在水平地面上的P点。将另一大小相同,质量为m2的小球B静止放在水平轨道末端,仍让小球从斜面上同一点静止释放,A、B在轨道末端碰撞,碰后两球均水平抛出,落点分别为M和N,关于该实验回答以下问题: (1)关于该实验过程的说法正确的是。A.轨道应尽量光滑以减小实验误差B.入射小球每次必须从同一位置由静止释放C.实验中必须测量两小球的直径D.碰后两小球一定同时落在水平地面上(2)若m1=3m、m2=m、OP=x1、OM=x2、ON=x3,如果A、B碰撞符合动量守恒定律,则碰撞过程中应满足的表达式为;如果A、B发生弹性碰撞,则碰撞过程中应满足的表达式为。解析(1)碰撞中动量是否守恒与斜面光滑与否无关,A项错误;入射小球每次必须从同一位置由静止释放,B项正确;实验中不需要测量小球的直径,C项错误;碰后两球同时离开水平轨道做平抛运动,高度相同,下落时间相等,故同时落地,D项正确。(2)碰撞过程中,若满足动量守恒定律,则有m1OP=m1OM+m2ON,代入已知量可得3x1=3x2+x3。A、B发生弹性碰撞,碰撞过程中无能量损失,则有12m1OP2=12m1OM2+12m2ON2,代入已知量可得3x12=3x22+x32。答案(1)BD(2)3x1=3x2+x33x12=3x22+x328.(20xx四川成都水平检测)某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A、B两摆球均很小,质量之比为12。当两摆球均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45角,然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角为30。若本实验允许的最大误差为4%,此实验是否成功地验证了动量守恒定律?解析设摆球A、B的质量分别为mA、mB,摆长为l,B球的初始高度为h1,碰撞前B球的速度为vB。在不考虑摆线质量的情况下,根据题意及机械能守恒定律得h1=l(1-cos 45)12mBvB2=mBgh1设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p1、p2,有p1=mBvB联立解得p1=mB2gl(1-cos45)同理可得p2=(mA+mB)2gl(1-cos30)则有p2p1=mA+mBmB1-cos301-cos45代入已知条件得p2p121.03由此可以推出p2-p1p14%所以,此实验在规定的误差范围内验证了动量守恒定律。答案见解析9.(20xx湖南长沙3月月考)现利用图甲所示的装置验证动量守恒定律。在图甲中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块A的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm,打点计时器所用交流电的频率f=50.0 Hz。将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰。碰后光电计时器显示的时间tB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图乙所示。若实验允许的相对误差的绝对值碰撞前后总动量之差碰前总动量100%最大为5%,则本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程。解析按定义,滑块运动的瞬时速度大小v=st式中s为滑块在很短时间t内走过的路程,设纸带上打出相邻两点的时间间隔为tA,则tA=1f=0.02 stA可视为很短,设在A碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1,可得 v0=4.0210-20.02 m/s=2.01 m/sv1=1.9210-20.02 m/s=0.96 m/s设B在碰撞后的速度大小为v2,则有v2=dtB代入数据可得