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来探究碰撞中的不变量，实验装置如练图所示(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m₁、m₂.

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，静止地放置在气垫导轨上．

d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离S₁.

e．按下开关放开卡销，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A，B分别到达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，得出关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和，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测出被压缩弹簧的弹性势能的大小,请写出表达式．_________

Answer

(1)需测出B的右端至D板的距离L2. (2)

(3)产生误差的原因有：测量距离、测量时间不准确；由于阻力、气垫导轨不水平等造成误差．

【解析】（1）滑块的速度： ， ，
如果动量守恒，则：mAvA-mBvB=0
把速度代入得：
由此可知，还要测量的物理量是： B到D的距离L2．
（2）由（1）可知：实验需要验证的表达式为： ．
（3）由可知，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．

（4）根据能量守恒定律被压缩弹簧的弹性势能Ep=mAvA2+mB vB2
将 ， 代入上式得．
点睛：知道实验原理，应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式是正确解题的关键；利用位移或位移与时间的比值表示物体的速度是物理实验中常用的一种方法，要注意掌握．