Question

像打點計時器一樣，光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結構如圖1所示，a、b分別是光電門的激光發射和接收裝置，當有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間．氣墊導軌是常用的一種實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上，滑塊在導軌上的運動可視為沒有摩擦．
我們可以用帶光電門E、F的氣墊導軌以及形狀相同、質量不等的滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖2所示，采用的實驗步驟如下：
a．用游標卡尺測量小滑塊的寬度d，卡尺示數如圖3所示．讀出滑塊的寬度d=

1.015

cm．
b．調整氣墊導軌，使導軌處于水平．
c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導軌上．
d．按下電鈕放開卡銷，光電門E、F各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為5.0×10^-3s和3.4×10^-3s．滑塊通過光電門E的速度v₁=

2.0

 m/s，滑塊通過光電門F的速度；v₂=

3.0

 m/s（結果保留兩位有效數字）
e．關閉電源，停止實驗．
（1）完成以上步驟中的填空；
（2）以上步驟中缺少的必要步驟是

用天平分別測出滑塊A、B的質量m_A、m_B．

（3）利用上述測量的物理量，寫出驗證動量守恒定律的表達式是

則有m_Av₁+m_B（-v₂）=0．

．

Answer 1

分析：游標卡尺的讀數的方法是先讀主尺的刻度，再看游標尺上有多少個刻度n，再看游標尺的第幾個刻度線m與主尺上的刻度線對齊，則游標尺的讀數為m×

1

n

mm，則總的讀數為主尺上的讀數+游標尺的讀數為m×

1

n

mm．
滑塊的寬度除以滑塊通過光電門的時間即為滑塊通過光電門時的速度．
由于系統水平方向所受合外力為0，故系統水平方向動量守恒，在釋放前系統的動量為0，故在釋放后系統的動量仍然為0，則有m_Av₁+m_B（-v₂）=0．

解答：解：（1）滑塊的寬度應該是主尺的示數1cm與副尺的示數的和，而副尺共有20個小格，即精確到

1

20

mm，由于第三個小格與主尺刻度線對齊，故讀數為

1

20

mm×3=0.15mm，所以滑塊的寬度為d=1cm+0.15mm=1cm+0.015cm=1.015cm
  滑塊通過光電門E的速度v₁=

d

△t1

=

1.015×10-2

5.0×10-3

=2.0 m/s
滑塊通過光電門F的速度v₂=

d

△t2

=

1.015×10-2

3.4×10-3

=3.0m/s
（2）由于要驗證動量守恒定律，故需要知道物體的質量，所以必須用天平分別測出滑塊A、B的質量m_A、m_B．
（3）由于系統水平方向所受合外力為0，故系統水平方向動量守恒，在釋放前系統的動量為0，故在釋放后系統的動量仍然為0，則有m_Av₁+m_B（-v₂）=0．
本題的答案為：（1）1.015   2.0    3.0
（2）用天平分別測出滑塊A、B的質量m_A、m_B．
（3）則m_Av₁+m_B（-v₂）=0．

點評：一定要掌握游標卡尺的讀數的方法，這是高考的重點內容．