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

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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来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（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m_A、m_B；
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，静止放置在气垫导轨上；
d．用刻度尺测出滑块A的左端至C挡板的距离L₁；
e．按下电钮放开卡销，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，记下滑块A、B分别到达挡板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，验证动量守恒定律的表达式是______，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否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．如果不能，请说明理由．

答案

（1）因系统水平方向动量守恒即m_Av_A-m_BV_B=0，由于系统不受摩擦，故滑块在水平方向做匀速直线运动故有v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，
即m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
所以还要测量的物理量是：B的右端至D板的距离L₂．
（2）由（1）分析可知验证动量守恒定律的表达式是m_A

L1

t1

-m_B

L2

t2

=0．
产生误差的原因是测量m_A、m_B、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．
（3）能测出被压缩弹簧的弹性势能的大小．
根据能量守恒定律被压缩弹簧的弹性势能E_p=

1

2

m_AV_A²+

1

2

m_Bv_B²，
将v_A=

L1

t1

，V_B=

L2

t2

，代入上式得E_p=

1

2

（

mA L 21

t 21

+

mB L 22

t 22

）．
故答案为：（1）滑块B的右端到D挡板的距离L₂．（2）mA

L1

t1

=mB

L2

t2

；测量m_A、m_B、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．
（3）能．E_p=

1

2

（

mA L 21

t 21

+

mB L 22

t 22

）．