Question

气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：
a．用天平分别测出滑块A、B的质量m_A、m_B；
b．调整气垫导轨，使导轨处于水平；
c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
d．用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离L₁；
e．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下滑块A、B分别到达挡板C、D的运动时间t₁和t₂；
（1）实验中还应测量的物理量是______；
（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是______，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是______；
（3）利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．如果不能，请说明理由．

Answer

（1）要验证动量守恒定律需要知道物体的质量和速度，而速度可以用位移与时间的比值代替，故要测位移；
（2）利用vA=，VB=，即可将mAvA-mBVB=0，转化为mA-mB=0．
（3）根据能量守恒，弹簧的弹性势能转化为两滑块匀速运动时的动能即Ep=mAVA2+mBvB2，利用位移求出vA和vB．
【解析】
（1）因系统水平方向动量守恒即mAvA-mBVB=0，由于系统不受摩擦，故滑块在水平方向做匀速直线运动故有vA=，VB=，
即mA-mB=0．
所以还要测量的物理量是：B的右端至D板的距离L2．
（2）由（1）分析可知验证动量守恒定律的表达式是mA-mB=0．
产生误差的原因是测量mA、mB、L1、L2、t1、t2时带来的误差；气垫导轨不水平；滑块与气垫导轨间有摩擦．
（3）能测出被压缩弹簧的弹性势能的大小．
根据能量守恒定律被压缩弹簧的弹性势能Ep=mAVA2+mBvB2，
将vA=，VB=，代入上式得Ep=（+）．
故答案为：（1）滑块B的右端到D挡板的距离L2．（2）；测量mA、mB、L1、L2、t1、t2时带来的误差；气垫导轨不水平；滑块与气垫导轨间有摩擦．
（3）能．Ep=（+）．