Question

某同学现用如图甲所示的气垫导轨和光电门装置来“验证动量守恒定律”，在气垫导轨右端固定一弹簧，滑块b的右端有强粘性的胶水。图中滑块a和挡光片的总质量为m₁＝0.620 kg，滑块b的质量为m₂＝0.410 kg，实验步骤如下：

①按图安装好实验器材后，接通气源，先将滑块a置于气垫导轨上，然后调节底脚螺丝，直到轻推滑块后，滑块上的挡光片通过两个光电门的时间________；

②将滑块b置于两光电门之间，将滑块a置于光电门1的右端，然后将滑块a水平压缩弹簧，滑块a在弹簧的作用下向左弹射出去，通过光电门1后继续向左滑动并与滑块b发生碰撞；

③两滑块碰撞后粘合在一起向左运动，并通过光电门2；

④实验后，分别记录下滑块a挡光片通过光电门1的时间t₁，两滑块一起运动挡光片通过光电门2的时间t₂。

(1)完成实验步骤①中所缺少的内容。

(2)实验前用一游标卡尺测得挡光片的宽度d如图乙所示，则d＝________ cm。

(3)设挡光片通过光电门的时间为Δt，则滑块通过光电门的速度可表示为v＝________(用d、Δt表示)。

(4)实验中测得滑块a经过光电门1的速度为v₁＝2.00 m/s，两滑块经过光电门2的速度为v₂＝1.20 m/s，将两滑块和挡光片看成一个系统，则系统在两滑块相互作用前、后的总动量分别为p₁＝________ kg·m/s，p₂＝________ kg·m/s(结果均保留3位小数)。

Answer

相等 1.550 1.240 1.236

【解析】

(1)[1]在步骤①中气垫导轨安装时应保持水平状态，滑块在轨道上应做匀速直线运动，故滑块上的挡光片通过两光电门的时间相等。

(2)[2]游标卡尺的主尺读数为15 mm，游标尺读数为0.05×10 mm＝0.50 mm，所以挡光片的宽度为

d＝15 mm＋0.50 mm＝15.50 mm＝1.550 cm

(3)[3]由于挡光片的宽度比较小，故挡光片通过光电门的时间比较短，因此可将挡光片通过光电门的平均速度看成滑块通过光电门的瞬时速度，故滑块通过光电门的速度可表示为v＝。

(4)[4][5]两滑块相互作用前系统的总动量为

p1＝m1v1＝0.620×2.00 kg·m/s＝1.240 kg·m/s

两滑块相互作用后系统的总动量为

p2＝(m1＋m2)v2＝(0.620＋0.410)×1.20 kg·m/s＝1.236 kg·m/s