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文檔簡介
微型專題實驗:探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律1.(多選)用如圖1所示的裝置探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律,必須注意的事項是()圖1AA到達最低點時,兩球的球心連線可以不水平B實驗時,拉起A球,應由靜止釋放,以便較準確地計算小球碰撞前的速度C多次測量減小誤差時,A球必須從同一高度由靜止擺下DA、B兩小球碰撞后可以粘合在一起共同運動答案BCD解析要保證一維對心碰撞,必須保證碰撞時球心在同一高度,A項錯誤;為了較準確地利用機械能守恒定律計算小球碰撞前的速度,小球釋放時速度必須為零,B項正確;實驗要求多次測量求平均值,必須保證過程的重復性,A球必須從同一高度由靜止擺下,C項正確;兩球正碰后,有多種運動情況,所以D正確2(多選)對于實驗最終的結論m1v1m2v2m1v1m2v2,下列說法正確的是()A僅限于一維碰撞B任何情況下m1v12m2v22m1v12m2v22都一定成立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)的總動量答案AD解析這個實驗是在一維碰撞情況下設計的實驗;系統(tǒng)的總動量在碰撞前后保持不變是實驗的結論,其他探究的結論情況不成立,而速度是矢量,應考慮方向,故選項A、D正確3在利用斜槽軌道探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律的實驗中,一般采用如圖2甲、乙所示的兩種裝置:圖2(1)實驗必須要求的條件是_A斜槽軌道必須是光滑的B斜槽軌道末端的切線是水平的C入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下D碰撞的瞬間,入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行(2)若入射小球質量為m1,半徑為r1;被碰小球質量為m2,半徑為r2,則_Am1m2,r1r2Bm1m2,r1m2,r1r2Dm1m2,為使入射球與被碰球發(fā)生對心碰撞,要求兩小球半徑相同,故選項C正確(3)設入射小球碰前的速度為v1,入射小球、被碰小球相碰后的速度分別為v1、v2.由于兩球都從同一高度做平拋運動,當以運動時間為一個計時單位時,可以用它們平拋的水平位移表示碰撞前后的速度因此,驗證的動量守恒關系m1v1m1v1m2v2可表示為m1s1m1s1m2s2.所以需要直尺、天平,而無需彈簧測力計、秒表由于題中兩個小球都可認為是從槽口開始做平拋運動的,兩球的半徑不必測量,故無需游標卡尺(4)得出驗證動量守恒定律的結論應為m1OPm1OMm2ON.4氣墊導軌工作時,可忽略滑塊與導軌表面間的阻力影響,現(xiàn)借助其探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律,在水平氣墊導軌上放置質量均為m的A、B(圖中未標出)兩滑塊,左側滑塊的左端、右側滑塊的右端分別與一條穿過打點計時器的紙帶相連,打點計時器電源的頻率為f.氣墊導軌正常工作后,接通兩個打點計時器的電源,待打點穩(wěn)定后讓兩滑塊以大小不同的速度相向運動,兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運動如圖3所示的甲和乙為某次實驗打出的、分別與兩個滑塊相連的兩條紙帶,在紙帶上以同間距的6個連續(xù)打點為一段劃分紙帶,用刻度尺分別測出其長度為s1、s2和s3.圖3(1)判斷氣墊導軌是否處于水平,下列措施可行的是_(填字母代號)A將某個滑塊輕放在氣墊導軌上,看滑塊是否靜止B讓兩個滑塊相向運動,看是否在軌道的中點位置碰撞C給某個滑塊一個初速度,看滑塊是否做勻速直線運動D測量氣墊導軌的兩個支架是否一樣高(2)若碰前滑塊A的速度大于滑塊B的速度,則滑塊_(選填“A”或“B”)是與紙帶甲的_(選填“左”或“右”)端相連(3)碰撞前A、B兩滑塊的動量大小分別為_、_,實驗需要驗證是否成立的表達式為_(用題目所給的已知量表示)答案(1)AC(2)A左(3)0.2mfs10.2mfs30.2mf(s1s3)0.4mfs2解析(1)判斷氣墊導體是否處于水平的措施是:將某個滑塊輕放在氣墊導軌上,看滑塊是否靜止;或者給某個滑塊一個初速度,看滑塊是否做勻速直線運動,故A、C正確,B、D錯誤(2)因碰前A的速度大于B的速度,且碰后速度相同,A、B的速度相反,故根據(jù)動量守恒定律可知,甲中s1和s3是兩滑塊相碰前打出的紙帶,s2是相碰后打出的紙帶,所以滑塊A應與甲紙帶的左側相連(3)碰撞前兩滑塊的速度分別為:v10.2s1fv20.2s3f碰撞后兩滑塊的共同速度:v0.2s2f所以碰前兩滑塊動量分別為:p1mv10.2mfs1,p2mv20.2mfs3,總動量為:pp1p20.2mf(s1s3);碰后總動量為:p2mv0.4mfs2.要驗證動量守恒定律,則要驗證:02mf(s1s3)0.4mfs2.5有甲、乙兩輛小車,質量分別為m1302g、m2202g,甲小車拖有紙帶,通過打點計時器記錄它的運動情況,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動,與乙小車發(fā)生碰撞后兩車粘合在一起共同運動這個過程中打點計時器在紙帶上記錄的點跡如圖4所示,在圖上還標出了用刻度尺量出的各點的數(shù)據(jù),已知打點計時器的打點頻率為50Hz.圖4(1)從紙帶上的數(shù)據(jù)可以得出:兩車碰撞過程經(jīng)歷的時間大約為_s;(結果保留兩位有效數(shù)字)(2)碰前甲車的動量大小為_kgm/s,碰后兩車的總動量為_ kgm/s;(結果保留三位有效數(shù)字)(3)從上述實驗中能得出什么結論?_.答案(1)0.10(2)0.2020.203(3)在誤差允許范圍內,碰撞前、后兩車的總動量保持不變解析本題通過分析紙帶來確定甲車速度的變化從紙帶上0點開始每0.02s內甲車位移分別為13.2mm、13.5mm、13.5mm、12.6mm、11.7mm、10.8mm、9.9mm、9mm、8.1mm、8mm、8mm.(1)從以上數(shù)據(jù)可知從第3點到第8點是碰撞過程,則t50.02s0.10s.(2)碰撞前甲車的速度v1103m/s0.670 m/s,碰撞前甲車的動量p1m1v10.302kg0.670m/s0.202 kgm/s;碰撞后兩車的速度v2v1v103m/s0.402 m/s,碰撞后兩車的總動量p(m1m2)v(0.3020.202)0.402kgm/s0.203 kgm/s.(3)在誤差允許范圍內,碰撞前、后兩車的總動量保持不變6如圖5所示,在實驗室用兩端帶豎直擋板C、D的氣墊導軌和帶固定擋板的質量都是M的滑塊A、B,做探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律實驗:圖5(1)把兩滑塊A和B緊貼在一起,在A上放一質量為m的砝碼,置于導軌上,用電動卡銷卡住A和B,在A和B的固定擋板間放一彈簧,使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)(2)按下電鈕使電動卡銷放開,同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器,當A和B與擋板C和D碰撞同時,電子計時器自動停表,記下A運動至C的時間t1,B運動至D的時間t2.(3)重復幾次取t1、t2的平均值請回答以下幾個問題:(1)在調整氣墊導軌時應注意_;(2)應測量的數(shù)據(jù)還有_;(3)作用前A、B兩滑塊的總動量為_,作用后A、B兩滑塊的總動量為_(用測量的物理量符號和已知的物理量符號表示)答案(1)用水平儀測量并調試使得氣墊導軌水平(2)A至C的距離L1、B至D的距離L2(3)0(Mm)M或M(Mm)解析(1)為了保證滑塊A、B作用后做勻速直線運動,必須使氣墊導軌水平,需要用水平儀加以調試(2)要求出A、B兩滑塊在電動卡銷放開后的速度,需測出A至C的時間t1和B至D的時間t2,并且要測量出兩滑塊到兩擋板的運動距離L1和L2,再由公式v求出其速度(3)設向左為正方向,根據(jù)所測數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為vA,vB.作用前兩滑塊靜止,v0,動量之和為0;作用后兩滑塊的動量之和為(Mm)M.若設向右為正方向,同理可得作用后兩滑塊的總動量之和為M(Mm).7某班物理興趣小組選用如圖6所示的裝置來“探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律”將一段不可伸長的輕質小繩一端與力傳感器(可以實時記錄繩所受的拉力)相連固定在O點,另一端連接小鋼球A,把小鋼球拉至M處可使繩水平拉緊在小鋼球最低點N右側放置一水平氣墊導軌,氣墊導軌上放有小滑塊B(B上安裝寬度較小且質量不計的遮光板)、光電門(已連接數(shù)字毫秒計)當?shù)氐闹亓铀俣葹間.圖6某同學按上圖所示安裝氣墊導軌、滑塊B(調整滑塊B的位置使小鋼球自由下垂靜止在N點時與滑塊B接觸而無壓力)和光電門,調整好氣墊導軌高度,確保小鋼球A通過最低點時恰好與滑塊B發(fā)生正碰讓小鋼球A從某位置靜止釋放,擺到最低點N與滑塊B碰撞,碰撞后小鋼球A立即反向,碰撞時間極短(1)為了完成實驗,除了毫秒計讀數(shù)t、碰撞前瞬間繩的拉力F1、碰撞結束瞬間繩的拉力F2、滑塊B的質量mB和遮光板寬度d外,還需要測量的物理量有_A小鋼球A的質量mAB繩長
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