高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 16.1 實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量檢測(cè)

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精16。1 實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量新提升課時(shí)作業(yè)基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1(多選)在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差(）a導(dǎo)軌安放不水平b小車上擋光板傾斜c兩小車質(zhì)量不相等d兩小車碰后連在一起【解析】導(dǎo)軌不水平,小車速度將會(huì)受重力影響,a項(xiàng)對(duì);擋光板傾斜會(huì)導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過的位移,導(dǎo)致速度計(jì)算出現(xiàn)誤差b項(xiàng)對(duì)【答案】ab2在用兩個(gè)小球的碰撞來驗(yàn)證碰撞中的不變量時(shí),不是產(chǎn)生誤差的主要原因的是()a碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球方向不是絕對(duì)沿水平方向b小球在空氣中飛行時(shí)受到空氣阻力c通過復(fù)寫紙描得的各點(diǎn)，不是

2、理想的點(diǎn)，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差d測(cè)量長度時(shí)有誤差【解析】碰撞前后小球的速度方向不是絕對(duì)沿水平方向，及落點(diǎn)的確定、長度的測(cè)量等都是造成誤差的主要原因；而在本實(shí)驗(yàn)中,由于小球運(yùn)動(dòng)的速度不是很大，所以空氣阻力雖然會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響，但不是產(chǎn)生誤差的主要原因【答案】b3（多選）在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)時(shí),下列哪些操作是正確的()a相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥,是為了改變兩車的質(zhì)量b相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起c先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車d先釋放拖動(dòng)紙帶的小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源【解析】車的質(zhì)量

3、可以用天平測(cè)量，沒有必要一個(gè)用釘子而另一個(gè)用橡皮泥配重這樣做的目的是為了碰撞后兩車粘在一起有共同速度，選項(xiàng)b正確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源,c項(xiàng)正確【答案】bc4如圖所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊a、b相互作用后運(yùn)動(dòng)過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 hz。開始時(shí)兩個(gè)滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)已知滑塊a、b的質(zhì)量分別為200 g、300 g,根據(jù)照片記錄的信息,a、b離開彈簧后，a滑塊做_運(yùn)動(dòng),其速度大小為_m/s，本實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論是_.【解析】由題圖可知，a、b離開彈簧后,均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，開始時(shí)va0，vb0，a、b被彈開后，

4、va0。09 m/s,vb0.06 m/s,mava0.20.09 kgm/s0。018 kgm/smbvb0.30。06 kgm/s0。018 kgm/s由此可得:mavambvb，即0mbvbmava結(jié)論是：兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中質(zhì)量與速度乘積的矢量和守恒【答案】勻速直線0。09兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中質(zhì)量與速度乘積的矢量和守恒5用如圖所示的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：a先測(cè)出滑塊a、b的質(zhì)量m、m及滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù),查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭b用細(xì)線將滑塊a、b連接，使a、b間的彈簧壓縮，滑塊b緊靠在桌邊c剪斷細(xì)線,測(cè)出滑塊b做平拋運(yùn)動(dòng)落地點(diǎn)到重錘線的水平距離x1和滑塊a沿桌

5、面滑行的距離x2（1）為探究碰撞中的不變量，寫出還需測(cè)量的物理量及表示它們的字母：_。（2)若mv為不變量，需驗(yàn)證的關(guān)系式為：_.【解析】（1)要找出碰撞中的不變量,應(yīng)測(cè)出兩滑塊質(zhì)量及各自的速度取向右方向?yàn)檎?，剪斷?xì)線后，a向右做勻減速運(yùn)動(dòng),初速度va，b向左做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)桌面高度為h，則hgt2,x1vbt，得vbx1 。故要求出vb，還應(yīng)測(cè)出h.(2)若mv為不變量，碰前mvamvb0，碰后mvamvb0，故mvamvbmvamvb,即m mx1 0.【答案】(1)桌面離水平地面的高度h（2)m mx1 06某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖甲所示

6、，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會(huì)從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，如圖乙所示,這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差（1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè),將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的彈射裝置;把滑塊2（所用滑塊1、2如圖丙所示）放在氣墊導(dǎo)軌的中間

7、；先_，然后_,讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng);取下紙帶，重復(fù)步驟,選出較理想的紙帶如圖丁所示；測(cè)得滑塊1（包括撞針）的質(zhì)量310 g,滑塊2（包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g;試著完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容(2）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0。02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知,兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_ kgm/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_ kgm/s(保留三位有效數(shù)字）（3）試說明（2）問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_.【解析】作用前滑塊1的速度v1 m/s2 m/s，其質(zhì)量與速度的乘積為0.310 kg2 m/s0.620 kgm/s，作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v m/s1。2

8、m/s，其質(zhì)量與速度的乘積之和為（0。310 kg0。205 kg)1。2 m/s0.618 kgm/s.【答案】（1）接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源放開滑塊1（2)0。6200.618（3）紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔間有摩擦能力提升1在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí),左側(cè)滑塊質(zhì)量m1170 g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2110 g，擋光片寬度為3.00 cm,兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細(xì)線連在一起,如圖所示開始時(shí)兩滑塊靜止，燒斷細(xì)絲后，兩滑塊分別向左、右方向運(yùn)動(dòng)擋光片通過光電門的時(shí)間分別為t10.32 s，t20.21 s則兩滑塊的速度分別為v1_m/s，v2_m/s.燒斷細(xì)線前m1v1m2v2_

9、kgm/s，燒斷細(xì)線后m1v1m2v2_kgm/s?？傻玫降慕Y(jié)論是_【解析】取向左方向?yàn)檎?，兩滑塊速度v1m/s0.094 m/s，v2m/s0.143 m/s。燒斷細(xì)線前m1v1m2v20燒斷細(xì)線后m1v1m2v2（0。170.0940.1100。143)kgm/s2。5104kgm/s，在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，m1v1m2v2m1v1m2v2?！敬鸢浮?。0940。14302.5104kgm/s在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，兩滑塊質(zhì)量與各自速度的乘積之和為不變量2如圖所示,斜槽末端水平，小球m1從斜槽某一高度由靜止?jié)L下，落到水平面上的p點(diǎn)今在槽口末端放一與m1半徑相同的球m2，仍讓球m1從斜槽同

10、一高度滾下，并與球m2正碰后使兩球落地，球m1和m2的落地點(diǎn)分別是m、n.已知槽口末端在白紙上的投影位置為o點(diǎn)則:(1）兩小球質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)滿足_am1m2 bm1m2cm1m2，故選b。(2)為保證兩球從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)中要求斜槽軌道末端的切線要調(diào)成水平為保證實(shí)驗(yàn)有較好的可重復(fù)性以減小誤差，實(shí)驗(yàn)中要求入射球每次從同一高度滾下本實(shí)驗(yàn)是探究碰撞前后物理量的變化情況，故不需要斜槽軌道必須光滑，故選a、c、d。(3）本實(shí)驗(yàn)必須測(cè)量的是兩小球質(zhì)量m1和m2，入射球m1單獨(dú)滾入的水平距離和兩小球m1和m2相碰后各自飛出的水平距離因小球脫離軌道口后做的是相同高度的平拋運(yùn)動(dòng)，因此兩球碰后落地時(shí)間相等，

11、兩小球水平分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間也相等，故可以利用水平距離的測(cè)量代替速度的測(cè)量,所以不需要測(cè)量桌面離地的高度及兩小球碰后落地的時(shí)間故選a、f、g.(4)設(shè)m13m，m22m,則v1m/s，m1v1v1m/s，v20,v2m/sm1v1m2v21.305.所以m1v1m1v1m2v2，故c選項(xiàng)正確【答案】（1）b（2）acd（3）afg（4)c3有甲、乙兩輛小車，質(zhì)量分別為m1302 g，m2202 g,甲小車拖有紙帶，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄它的運(yùn)動(dòng)情況，乙小車靜止在水平桌面上，甲小車以一定的速度向乙小車運(yùn)動(dòng)，跟乙小車發(fā)生碰撞后粘合在一起共同運(yùn)動(dòng)這個(gè)過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄的點(diǎn)跡如圖所示，在圖上還標(biāo)出了用

12、刻度尺量出的各點(diǎn)的數(shù)據(jù),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50 hz.(1)從紙帶上的數(shù)據(jù)可以得出：兩車碰撞過程經(jīng)歷的時(shí)間大約為_s;（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)（2）碰撞前甲車的質(zhì)量與速度的乘積大小為_kgm/s,碰后兩車的質(zhì)量與速度的乘積為_kgm/s；（結(jié)果保留三位有效數(shù)字)（3)兩車碰撞過程中，兩車的質(zhì)量與速度的乘積如何變化？【解析】從紙帶上0點(diǎn)開始每0.02 s內(nèi)甲車位移分別為13.2 mm、13。5 mm、13.5 mm、12.6 mm、11.7 mm、10。8 mm、9。9 mm、9 mm、8.1 mm、8 mm、8 mm.（1）從以上數(shù)據(jù)可知從第3點(diǎn)到第8個(gè)點(diǎn)是碰撞過程，則t50。02 s

13、0。10 s，該段時(shí)間內(nèi)甲車做減速運(yùn)動(dòng)(2)甲車與乙車碰前速度：v1103 m/s0.670 m/s，碰前甲車質(zhì)量與速度的乘積:m1v10.302 kg0.670 m/s0.202 kgm/s；碰后兩車的速度v2v1v103 m/s0.402 m/s，碰后兩車的質(zhì)量與速度的乘積(m1m2）v(0.3020.202)0.402 kgm/s0.203 kgm/s。(3)（在誤差范圍內(nèi)），兩車的質(zhì)量與速度的乘積保持不變，即m1v1（m1m2）v.【答案】（1）0。10(2)0。2020.203（3）見解析4如右圖所示,把兩個(gè)大小相同，質(zhì)量不等的金屬球用細(xì)線連接起來，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于摩擦

14、可以忽略不計(jì)的水平桌面上，現(xiàn)燒斷細(xì)線，觀察兩球的運(yùn)動(dòng)情況,進(jìn)行必要的測(cè)量，探究物體間發(fā)生相互作用時(shí)的不變量測(cè)量過程中：(1）還必須添加的器材是_(2)需直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是_(3）需要驗(yàn)算的表達(dá)式如何表示？【解析】本實(shí)驗(yàn)在“探究物體間發(fā)生相互作用時(shí)的不變量”時(shí)，在確定物體速度的方法上進(jìn)行了遷移兩球彈開后，分別以不同的速度離開桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，兩球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等,均為t（h為桌面離地的高度）根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由兩球落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離xvt，知兩物體水平速度之比等于它們的射程之比,即v1v2x1x2;所以本實(shí)驗(yàn)中只需測(cè)量x1、x2即可測(cè)量x1、x2時(shí)需準(zhǔn)確記下兩球落地點(diǎn)位置,故需要直尺、紙、復(fù)寫紙、圖釘、細(xì)線、鉛