实验：探究碰撞中的不变量
1．如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车速度大小为________m/s，碰撞后的共同速度大小为________m/s.已测得甲小车的质量m1＝0.20 kg，乙小车的质量m2＝0.10 kg，由以上测量结果可得：碰前总动量为________kg·m/s；碰后总动量为__________kg·m/s.
图甲
图乙
解析：碰撞前Δx＝1.2 cm，碰撞后Δx′＝0.8 cm，T＝0.02 s，由v＝得碰前v甲＝＝0.6 m/s；碰后v＝＝0.4 m/s.碰前总动量p1＝m1v1＝0.2×0.6 kg·m/s＝0.12 kg·m/s碰后的总动量：p2＝(m1＋m2)v2＝0.3×0.4 kg·m/s＝0.12 kg·m/s.
答案：0.6 0.4 0.12 0.12
2．验证动量守恒定律装置如图所示．在气垫导轨上给滑块A向右的速度，通过光电门1后与静止的滑块B相碰并粘合在一起通过光电门2.计时器显示滑块A、B通过光电门1和2的时间分别为Δt1和Δt2，测得滑块A、B的质量分别为m1、m2，A、B滑块上的遮光片宽度分别为d1、d2，碰撞过程中，滑块A对B的冲量大小________(选填“>”“<”或“＝”)滑块B对A的冲量大小，碰撞过程中验证动量守恒定律的表达式为____________________(用题中所给的字母表示)．
解析：(1)滑块A对B的作用力与B对A的作用力等大反向，所以滑块A对B的冲量大小等于滑块B对A的冲量大小．
(2)根据动量守恒定律可知：m1v1＝(m1＋m2)v2，
根据速度公式可知：v1＝，v2＝，
代入上式得：m1＝(m1＋m2).
答案：＝ m1＝(m1＋m2)
3．如图所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz.开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用细绳连接，细绳烧断后，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，细绳烧断后，A滑块做________运动，其速度大小为________m/s，本实验得出的结论是___________________________．
解析：由题图可知，细绳烧断后A、B均做匀速直线运动，开始时：vA＝0，vB＝0，A、B被弹开后，v′A＝0.09 m/s，
v′B＝0.06 m/s，
mAv′A＝0.2×0.09 kg·m/s＝0.018 kg·m/s，
mBv′B＝0.3×0.06 kg·m/s＝0.018 kg·m/s，
由此可得：mAv′A＝mBv′B，
即0＝mBv′B－mAv′A.
结论：两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒．
答案：匀速直线 0.09 两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒
4.用如图所示装置探究碰撞中的不变量，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，离地面高度为H，O点到A球球心距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α.A球释放后摆到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D，保持α角度不变．多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点．
