全國通用版2018-2019高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律第1節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量課堂達(dá)標(biāo)新人教版選修3

1、名校名 推薦第十六章第一節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量1( 山東青島市部分重點(diǎn)中學(xué)2016 2017 學(xué)年高二下學(xué)期檢測) 氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)能夠通過噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消除掉摩擦力的影響，因此成為重要的實(shí)驗(yàn)器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計(jì)配合使用能完成許多實(shí)驗(yàn)。現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材：( 名稱、圖象、編號(hào)如圖所示)利用以上實(shí)驗(yàn)器材還可以完成“探究一維碰撞中的守恒量”的實(shí)驗(yàn)。為完成此實(shí)驗(yàn)， 某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)原理設(shè)定為：m1v0 ( m1 m2) v(1) 針對(duì)此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號(hào)為：_abc_。(2) 在我們所選的器材中： _b_器材對(duì)應(yīng)原理中的 m1( 填寫器材編號(hào) ) 。解析： 該實(shí)驗(yàn)的

2、原理為m1v0( m1 m2) v，兩個(gè)物體最終粘在一起，一起運(yùn)動(dòng)，通過光電門可以測量速度的大小，所以應(yīng)選擇的器材為a、b、c。因?yàn)?m1 應(yīng)該是先運(yùn)動(dòng)的滑塊，不是靜止的滑塊，所以對(duì)應(yīng)的器材是b。2( 河北省冀州中學(xué)2016 2017 學(xué)年高二下學(xué)期期中) 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車甲的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車甲使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)。然后與原來靜止在前方的小車乙相碰并粘合成一體，而后兩車?yán)^續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示。在小車甲后連著紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力。(1) 若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示，并測得各計(jì)數(shù)

3、點(diǎn)間距并標(biāo)在圖上，a 為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選 _bc_段計(jì)算小車甲的碰前速度， 應(yīng)選 _de_段來計(jì)算小車甲和乙碰后的共同速度 ( 以上兩格填“ ab”、“ bc”、“ cd”或“ de”) 。1名校名 推薦(2) 已測得小車甲的質(zhì)量m甲 0.40kg ，小車乙的質(zhì)量m乙 0.20kg ，由以上測量結(jié)果可得：碰前 m甲 v 甲 m乙 v 乙 _0.420 _kgm/s；碰后 m甲 v 甲 m乙 v 乙 _0.417 _kgm/s。(3) 通過計(jì)算得出的結(jié)論是_在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車的mv 之和是相等的。 _。解析：(1) 觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，點(diǎn)跡均勻的階段bc應(yīng)為小車甲與

4、乙碰前的階段，cd段點(diǎn)跡不均勻，故cd應(yīng)為碰撞階段，甲、乙碰撞后一起勻速直線運(yùn)動(dòng)，打出間距均勻的點(diǎn)，故應(yīng)選de段計(jì)算碰后共同的速度。(2) vbcde甲t 1.05m/s ， vt 0.695m/s碰前 m甲 v 甲m乙 v 乙 0.420kg m/s碰后 m甲 v甲 m乙 v 乙 ( m甲 m乙 ) v 0.60 0.695kg m/s0.417kg m/s(3) 根據(jù) (2) 中數(shù)據(jù)可知： 在誤差允許的范圍內(nèi)， 碰撞前兩車質(zhì)量與速度乘積之和等于碰撞后兩車質(zhì)量與速度乘積之和。3( 湖北省武鋼三中、武漢三中、 省實(shí)驗(yàn)中學(xué)2015 2016 學(xué)年高二下學(xué)期聯(lián)考) 用如圖所示裝置來進(jìn)行探究碰撞的不

5、變量的實(shí)驗(yàn)，質(zhì)量為mb 的鋼球 b 放在小支柱n 上，球心離地面高度為 h；質(zhì)量為 ma的鋼球 a 用細(xì)線拴好懸掛于o點(diǎn)，當(dāng)細(xì)線被拉直時(shí)o點(diǎn)到球心的距離為 l，且細(xì)線與豎直線之間夾角為 。球 a 由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與球b發(fā)生正碰，碰撞后， a球把輕質(zhì)指示針c推移到與豎直線夾角為 處， b 球落到地面上，地面上鋪有一張覆蓋有復(fù)寫紙的白紙 d，用來記錄球 b 的落點(diǎn)。保持 角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在白紙上記錄到多個(gè) b 球的落地點(diǎn)。(1) 圖中 s 應(yīng)是 b 球初始位置到 _b 球落地點(diǎn) _的水平距離。(2) 為了探究碰撞中的守恒量，應(yīng)測得_ma、 mb、 l、 、 、 h、 s_等物

6、理量。(3) 用 測 得 的 物 理 量 表 示 ： mava _ma2gl cos _ ； mav a _m2gl cos _； mv _m s2h_。abbbg解析： 本題需要求解出 a、 b 碰撞前、后的速度。b 碰撞前靜止，碰后做平拋運(yùn)動(dòng)，要求其平拋運(yùn)動(dòng)的初速度則需了解b 碰后的水平位移， 則 s 為 b 球的初始位置到落地點(diǎn)的水平2名校名 推薦距離，由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可得b 碰后的速度為ss。由機(jī)械能守恒定律可得av bt2hg碰前的速度為 va 2gl cos ，同理可得 a碰后的速度為v a 2gl cos 。顯然需要測得的物理量有：a、 b、 、 、 、。m m lh s4( 四

7、川省雙流中學(xué)2017 2018 高二學(xué)年下學(xué)期期中) 物理小組利用頻閃照相和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)。步驟如下：用天平測出滑塊、b的質(zhì)量分別為 300g 和 200g；a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 、b兩滑塊放到導(dǎo)軌上，并給他們一個(gè)初速度( 導(dǎo)軌摩擦忽略不計(jì) ) ，同時(shí)開始閃a光照相，閃光的時(shí)間間隔設(shè)定為t 0.2s 。照片如圖， 該組同學(xué)結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程和圖象分析知：該圖象是閃光4 次攝得的照片，在這4 次閃光的瞬間，、b兩滑塊均在 0 80cm 刻度范圍a內(nèi)；第一次閃光時(shí)， 滑塊 b 恰好通過 x 55cm處，滑塊 a 恰好通過

8、 x 70cm處；碰撞后有一個(gè)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。請(qǐng)問：(1)以上情況說明碰后 _a_( 填 a或 b) 物體靜止，滑塊碰撞位置發(fā)生在_60_cm 處；(2)滑塊碰撞時(shí)間發(fā)生在第一次閃光后_0.1_s ；(3)設(shè)向右為正方向， 試分析碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是_0.2 _kgm/s，碰撞后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是_ 0.2_ _kgm/s，以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明在碰撞過程中保持不變的物理量是_碰撞前后兩物體的質(zhì)量與速度的乘積之和_。解析： (1) 由圖可知， a 只有兩個(gè)位置有照片，則說明a 碰后保持靜止，故碰撞發(fā)生在第 1、 2 兩次閃光時(shí)刻之間，碰撞后a靜止，故碰撞發(fā)生在x 60cm處。(2) 碰撞后 b 向左做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為 v b，所以 v b t 0.2 ，碰撞到第二次閃光時(shí) b 向左運(yùn)動(dòng) 10cm，時(shí)間為 t ，有 v bt 0.1 ，第一次閃光到發(fā)生碰撞時(shí)間為t ，有t t t ，得t 0.1s(3) 設(shè)向右為正方向，碰撞前， b 的速度大小為：0.05vbm/s 0.5m/s0.1ma的速度大小va 0.1 m/s 1m/s3名校名 推薦則碰撞前兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和p1 mbvb mava0.2 0.