人教版選修35 16.1 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量 課時(shí)作業(yè).docVIP

1（多選）在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于最終的結(jié)論m1v1m2v2m1v1m2v2，下列說(shuō)法正確的是 （ ）a僅限于一維碰撞b任何情況下m1v12m2v22m1v12m2v22也一定成立c式中的v1、v2、v1、v2都是速度的大小d式中的不變量是m1和m2組成的系統(tǒng)的質(zhì)量與速度乘積之和【答案】 ad【解析】這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在一維情況下設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，其他情況未做探究；系統(tǒng)的質(zhì)量與速度的乘積之和在碰撞前后為不變量是實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，其他探究的結(jié)論情況不成立，而速度是矢量，應(yīng)考慮方向故選項(xiàng)a、d正確2（多選）有兩個(gè)小球a、b在水平桌面上發(fā)生碰撞,在滿(mǎn)足下列條件時(shí)能夠發(fā)生一維碰撞的是 （ ）a小球a靜止,另一個(gè)小球b經(jīng)過(guò)a球時(shí)剛好能擦到a球的邊緣b小球a靜止,另一個(gè)小球b沿著a、b兩球球心連線去碰a球c相碰時(shí),相互作用力的方向沿著球心連線d相碰時(shí),相互作用力的方向與兩球相碰之前的速度方向都在同一條直線上【答案】 bd3（多選）某同學(xué)用如圖所示裝置來(lái)探究碰撞中的不變量,讓質(zhì)量為m1的小球從斜槽某處由靜止開(kāi)始滾下,與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞。實(shí)驗(yàn)中必須要求的條件是 （ ）a斜槽必須是光滑的b斜槽末端的切線必須水平cm1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度dm1每次必須從同一高度處滾下【答案】 bcd【解析】實(shí)驗(yàn)中為保證小球做平拋運(yùn)動(dòng),斜槽末端必須水平,要使兩球碰后均平拋,兩球球心必須在同一高度,要保證小球m1碰前速度不變,m1每次必須從同一高度滾下,斜槽沒(méi)必要保證光滑,故b、c、d正確。4（多選）在用兩個(gè)小球的碰撞來(lái)驗(yàn)證碰撞中的不變量時(shí)，產(chǎn)生誤差的主要原因是 （ ）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的速度方向不是絕對(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(guò)復(fù)寫(xiě)紙描得的各點(diǎn)，不是理想的點(diǎn)，有一定的大小，從而帶來(lái)作圖上的誤差d測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)有誤差【答案】 acd5質(zhì)量分別為m1和m2的兩個(gè)物體碰撞前后的位移時(shí)間圖象如圖所示,由圖有以下說(shuō)法:碰撞前兩物體質(zhì)量與速度的乘積相同;質(zhì)量m1等于質(zhì)量m2;碰撞后兩物體一起做勻速直線運(yùn)動(dòng);碰撞前兩物體質(zhì)量與速度的乘積大小相等、方向相反。其中正確的是 （ ）a bc d【答案】 c【解析】由題圖可知,m1和m2碰前都做勻速直線運(yùn)動(dòng),但運(yùn)動(dòng)方向相反,碰后兩物體位置不變,即處于靜止,所以碰后速度都為零,故錯(cuò)誤,正確;又由圖線夾角均為,故碰前速度大小相等,可得m1等于m2,也正確。6在探究碰撞中的不變量時(shí),采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,儀器按要求安裝好后開(kāi)始實(shí)驗(yàn),第一次不放被碰小球,第二次把被碰小球直接靜止放在斜槽末端的水平部分,在白紙上記錄重錘位置和各小球落點(diǎn)的平均位置依次為o、a、b、c,則下列說(shuō)法中正確的是 （ ）a第一、二次入射小球的落點(diǎn)依次是a、bb第一、二次入射小球的落點(diǎn)依次是c、bc第二次入射小球和被碰小球?qū)⑼瑫r(shí)落地d第二次入射小球和被碰小球不會(huì)同時(shí)落地【答案】 d【解析】最遠(yuǎn)的c點(diǎn)一定是被碰小球的落點(diǎn),碰后入射小球的速度將減小,因此a、b均錯(cuò)誤;由于被碰小球是放在斜槽末端的,因此被碰小球飛出后入射小球才可能從斜槽末端飛出,兩小球不可能同時(shí)落地,c錯(cuò),d對(duì)。7某實(shí)驗(yàn)小組在“實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示裝置通過(guò)半徑相同的a、b兩球的碰撞來(lái)進(jìn)行探究。圖中pq是斜槽，qr為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使a球從斜槽上某一固定位置g由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把b球放在水平槽上靠近末端的地方，讓a球仍從位置g自靜止開(kāi)始滾下，和b球碰撞后，a、b球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖中的o點(diǎn)是水平槽末端r在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)。b球落點(diǎn)痕跡如圖所示，其中米尺水平放置，且平行于g、r、o所在平面，米尺的零點(diǎn)與o點(diǎn)對(duì)齊。（1）碰撞后b球的水平射程應(yīng)取為 cm。（2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè) 量？ （填選項(xiàng)號(hào)） （ ）a、水平槽上未放b球時(shí)，測(cè)量a球落點(diǎn)位置到o點(diǎn)的距離；b、a球與b球碰撞后，測(cè)量a球落點(diǎn)位置到o點(diǎn)的距離；c、測(cè)量a球或b球的直徑；d、測(cè)量a球或b球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）；e、測(cè)量g點(diǎn)相對(duì)水平槽面的高度?！敬鸢浮?（1）63.864.2（2）abd考點(diǎn)：“實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)。學(xué) 8某同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē) a 的前端粘有橡皮泥， 推動(dòng)小車(chē) a使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē) b 相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng).他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示.在小車(chē)a后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50h 長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖并測(cè)得各相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上。a為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn).則應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算 a的碰前速度.應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算 a 和 b碰后的共同速度.(以上兩格填“ab”或 “bc”或“cd”或“de”).(2)已測(cè)得小車(chē) a 的質(zhì)量 m1=0.4 g，小車(chē) b的質(zhì)量m2=0.2 g.由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前總動(dòng)量=_ gm/s；碰后總動(dòng)量=_ gm/s。（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【答案】 （1）bc、de（2）0.420、0.417【解析】（1）a與b碰后粘在一起，速度減小，相等時(shí)間內(nèi)的間隔減小，可知通過(guò)bc段來(lái)計(jì)算a的碰前速度，通過(guò)de段計(jì)算a和b碰后的共同速度考點(diǎn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)9某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)a前端裝有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)a使之勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)b相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)。他設(shè)計(jì)的裝置如下圖所示，在小車(chē)a的后面連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50h 。木板的一端下邊墊著小木片用以 。在實(shí)驗(yàn)中，需要的測(cè)量工具有 （ ）a、彈簧測(cè)力計(jì) b、毫米刻度尺 c、天平 d、螺旋測(cè)微器已測(cè)得小車(chē)a(包括橡皮泥)的質(zhì)量為m1=0.310 g，小車(chē)b(包括撞針)的質(zhì)量為m2=0.205 g，由以上測(cè)量可得：（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）碰前兩車(chē)質(zhì)量與速度乘積之和為 gm/s碰后兩車(chē)質(zhì)量與速度乘積之和為 gm/s結(jié)論： ?！敬鸢浮?平衡摩擦力bc0.620, 0.618在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，輛小車(chē)的質(zhì)量和速度的乘積（mv）在碰撞中總量保持不變考點(diǎn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒。10某同學(xué)用如圖所示裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，用輕質(zhì)細(xì)線將小球1懸掛于o點(diǎn)，使小球1的球心到懸點(diǎn)o的距離為l，被碰小球2放在光滑的水平桌面上。將小球1從右方的a點(diǎn)（oa與豎直方向的夾角為）由靜止釋放，擺到最低點(diǎn)時(shí)恰與小球2發(fā)生正碰，碰撞后，小球1繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)到c位置，小球2落到水平地面上到桌面邊緣水平距離為x的d點(diǎn)。（1）實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)測(cè)得上述物理量中的、l、x，為了驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，還應(yīng)該測(cè)量的物理量有 （要求填寫(xiě)所測(cè)物理量的名稱(chēng)及符號(hào)）。（2）請(qǐng)用測(cè)得的物理量結(jié)合已知物理量來(lái)表示碰撞前后小球1、小球2的動(dòng)量: p1= ；p1= ；p2= ；p2= ?！敬鸢浮?1）小球1的質(zhì)量m1，小球2的質(zhì)量m2，桌面高度h，oc與ob間的夾角 （2），0，考點(diǎn)：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律【名師點(diǎn)睛】本題解題的關(guān)鍵是要明確兩小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及過(guò)程中機(jī)械能何時(shí)守恒，動(dòng)量何時(shí)守恒：a球下擺過(guò)程機(jī)械能守恒，根據(jù)守恒定律列式求最低點(diǎn)速度；球a上擺過(guò)程機(jī)械能再次守恒，可求解碰撞后速度；碰撞后小球b做平拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的分位移公式求解碰撞后b球的速度，然后驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒即可。11某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮了的彈簧，如圖所示將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細(xì)線，觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)行必要的測(cè)量，驗(yàn)證物體間相互作用時(shí)動(dòng)量守恒（1）該同學(xué)還必須有的器材是 ；（2）需要直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是 ；（3）用所得數(shù)據(jù)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的關(guān)系式是 【答案】 （1）刻度尺、天平（2）兩物體的質(zhì)量m1，m2和兩木塊落地點(diǎn)分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離sl、s2（3）m1s1=m2s2【解析】解：取小球1的初速度方向?yàn)檎较?，兩小球質(zhì)量和平拋初速度分別為m1、m2，v1、v2，平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移分別為s1、s2，平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t需要驗(yàn)證的方程：0=m1v1m2v2【點(diǎn)評(píng)】本題是運(yùn)用等效思維方法，平拋時(shí)間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗(yàn)證的方程變成容易驗(yàn)證學(xué) 12如圖甲所示，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。（1）實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過(guò)僅測(cè)量_（填選項(xiàng)前的符號(hào)），間接地解決這個(gè)問(wèn)題。 （ ）a小球開(kāi)始釋放高度hb小球拋出點(diǎn)距地面的高度hc小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程（2）圖甲中o點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上s位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置p，測(cè)量平拋射程op。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上s位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)，接下來(lái)要完成的必要步驟是_（填選項(xiàng)前的符號(hào)） （ ）a用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2b測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度hc測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度hd分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置m、ne測(cè)量平拋射程om，on（3）若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(kāi)（用（2）中測(cè)量的量表示）。（4）經(jīng)測(cè)定，m1=45.0 g，m2=7.5 g，小球落地點(diǎn)的平均位置距o點(diǎn)的距離如圖乙所示。碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1，則p1:p1=_:11；若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2，則p1:p2=11:_。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值為_(kāi)。【答案】 （1）c；（2）ade；（3）m1op=m1om+m2on或者【m1（opom）=m2on】；（4）14；2.9；11.01?？键c(diǎn)：動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)。視頻13（1）利用氣墊導(dǎo)軌通過(guò)閃光照相進(jìn)行“探究碰撞中的不變量”這一實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求研究?jī)苫瑝K碰撞時(shí)動(dòng)能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最大應(yīng)選下圖中的_（填“甲”或“乙”）、若要求碰撞動(dòng)能損失最小則應(yīng)選下圖中的_。（填“甲”或“乙”）（甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，已圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥）（2）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)碰撞前b滑塊靜止，a滑塊勻速向b滑塊運(yùn)動(dòng)并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如下圖所示已知相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔為t，在這4次閃光的過(guò)程中，a、b兩滑塊均在080cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時(shí)，滑塊a恰好位于x=10cm處若a、b兩滑塊的碰撞時(shí)間及閃光持續(xù)的時(shí)間極短，均可忽略不計(jì)，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的_時(shí)刻，a、b兩滑塊質(zhì)量比_ ?！敬鸢浮?（1）乙 ；甲 （2）2.5t ；2:3考點(diǎn)：探究碰撞中的不變量.14a、b兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞（碰撞時(shí)間極短）用閃光照相，閃光4次攝得的閃光照片如圖所示已知閃光的時(shí)間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這4次閃光的瞬間，a、b兩滑塊均在080 cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊a恰好通過(guò)x55 cm處，滑塊b恰好通過(guò)x70 cm處，問(wèn)：（1）碰撞發(fā)生在何處？（2）碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長(zhǎng)時(shí)間？（3）設(shè)兩滑塊的質(zhì)量之比為mamb23，試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是否相等？【答案】 （1）60 cm （2） （3）碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和相等【解析】（1）據(jù)題意分析知：碰撞發(fā)生在第1、2兩次閃光時(shí)刻之間，碰后b靜止，故碰撞發(fā)生在x60 cm處（2）碰撞后a向左做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其速度為va，則vat20從發(fā)生碰撞后到第二次閃光時(shí)a向左運(yùn)動(dòng)10 cm，設(shè)時(shí)間為t，則vat10設(shè)第一次閃光到發(fā)生碰撞時(shí)間為t，則ttt，由以上各式得t（3）取向右為正方向碰撞前：a的速度va，b的速度為vb，質(zhì)量與速度的乘積之和為mavambvbmambma碰撞后：a的速度為va，b的速度為vb0，質(zhì)量與速度的乘積之和為mavambvbma0ma由此可得碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和相等15某同學(xué)把兩個(gè)大小不同的物體用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮的彈簧，如圖所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細(xì)線，觀察物體的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)行必要的測(cè)量，探究物體間相互作用時(shí)的不變量（1）該同學(xué)還必須有的器材是_；（2）需要直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是_；（3）根據(jù)課堂探究的不變量，本實(shí)驗(yàn)中表示碰撞前后不變量的表達(dá)式應(yīng)為_(kāi)【答案】 （1）刻度尺、天平（2）兩物體的質(zhì)量m1、m2和兩物體落地點(diǎn)分別到桌子兩側(cè)邊緣的水平距離s1、s2（3）m1s1m2s216某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌上滑塊間的碰撞來(lái)尋找物體相互作用過(guò)程中的“不變量”，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下（“、”表示速度方向）：實(shí)驗(yàn)1 使m1m2025 g，讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2，碰后兩個(gè)滑塊分開(kāi)數(shù)據(jù)如表1表1碰前碰后滑塊m1滑塊m2滑塊m1滑塊m2速度v/（ms1）0110000108根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可推知，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)：（1）碰前物體的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的速度；（2）碰前物體的動(dòng)能_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的動(dòng)能；（3）碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv實(shí)驗(yàn)2 使m1m2025 g，讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2一起運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)如表2表2碰前碰后滑塊m1滑塊m2滑塊m1滑塊m2速度v/（ms1）0140000690069根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)可推知（1）碰前物體的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物體速度的矢量和；（2）碰前物體的動(dòng)能_（填“等于”或“不等于”）碰后物體動(dòng)能的和；（3）碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和實(shí)驗(yàn)3 使2m1m205 g，讓運(yùn)動(dòng)的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2分開(kāi)數(shù)據(jù)如表3表3碰前碰后滑塊m1滑塊m2滑塊m1滑塊m2速度v/（ms1）0120000240070根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可推知，在誤差允許范圍內(nèi)：（1）碰前物體的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物體速度的矢量和；（2）碰前物體的動(dòng)能_（填“等于”或“不等于”）碰后物體動(dòng)能的和；（3）碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和還進(jìn)行了其他情景的實(shí)驗(yàn)，最終在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是_（4）在“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說(shuō)明，正確的是_ （ ）a只需找到一種情景的“不變量”即可，結(jié)論對(duì)其他情景也同樣適用b只找到一種情景的“不變量”還不夠，其他情景未必適用c實(shí)驗(yàn)中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變d進(jìn)行有限次實(shí)驗(yàn)找到的“不變量”，具有偶然性，結(jié)論還需要檢驗(yàn)【答案】 （1）等于 等于 等于（2）等于 不等于 等于（3）不等于 不等于 等于 質(zhì)