微型专题 实验：验证动量守恒定律
1.(2018·广东省实验中学、广雅中学、佛山一中高二下期末)某同学利用打点计时器和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验，气垫导轨装置如图1甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成.在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块与导轨之间的摩擦而引起的误差.
图1
(1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹射装置；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先__________，然后__________，让滑块带动纸带一起运动，然后两滑块粘合到一起；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图乙所示；
⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g，试着完善实验步骤⑥的内容.
(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前系统的总动量为_______kg·m/s；两滑块相互作用后系统的总动量为_______kg·m/s.(保留三位有效数字)
(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是___________________________________.
答案 (1)接通打点计时器的电源 放开滑块1 (2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦及滑块与空气间有摩擦
解析 (2)相互作用前滑块1的速度为v1＝m/s＝2m/s，系统的动量为0.310kg×2m/s＝0.620kg·m/s，相互作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v＝m/s＝1.2m/s，系统的动量为(0.310kg＋0.205kg)×1.2m/s＝0.618kg·m/s.
2.(2018·济南市高二下期末)在学习了“研究碰撞中的不变量”的实验后，得出了动量守恒定律，反过来我们可以利用该实验中的有关方案来“验证动量守恒定律”.下面是某实验小组选用水平气垫导轨、光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况.实验仪器如图2甲所示.
图2
实验过程：
(1)调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作.
(2)在滑块1上装上挡光片，用游标卡尺测得其挡光宽度L如图乙所示，则L＝______mm.
(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸).
(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量分别为m1＝0.4kg、m2＝0.2kg.
(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上，设滑块2处于静止状态(v2＝0)，滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门1的挡光时间t1和碰后通过光电门2的挡光时间t2.
(6)先根据v＝计算滑块1碰撞前的速度v1及碰后两者的共同速度v；再计算两滑块碰撞前后的动量，并比较两滑块前后的动量的矢量和.
实验数据：(请在下面表格的空白处填上相应文字或数据)
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次数
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滑块1
|
滑块2
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碰前系统动量
(kg·m·s－1)
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碰后系统动量
(kg·m·s－1)
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v1/(m·s－1)
|
v/(m·s－1)
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v2/(m·s－1)
|
v/(m·s－1)
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m1v1
|
m2v2
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(m1＋m2)v
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1
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0.290
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0.192
|
0
|
0.192
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①
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0
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0.115
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2
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0.453
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0.296
|
0
|
0.296
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②
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0
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③
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结论
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④________
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①________；②________；③________；④________；
答案 (2)1.0 (6)①0.116 ②0.181 ③0.178 ④在误差允许的范围内，碰撞前系统动量的矢量和等于碰撞后系统动量的矢量和
