《實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量》同步練習(xí)1

1、設(shè)定的方向一致，取.值，否則取值。實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量同步練習(xí)課前預(yù)習(xí)練1. 兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動(dòng)，這種碰撞叫做。若速度與_。在一維碰撞的情況下，與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量只有物體的2. 設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量為 mi、m2,碰撞前的速度分別為VI、V2，碰撞后的速度分別為vi'、V2'，則兩個(gè)物體在一維碰撞的情況下碰撞前后不變的物理量，可能有以下幾種情況:(1)m1V1 + m2V2 = m1V1 + m2V2=V1V2(3)m1 + m2 =Vi、V2、Vi、V2'.也許還有探究以上各關(guān)系式是否成立，關(guān)鍵是準(zhǔn)確測(cè)量碰撞前后的速度3. 維碰撞

2、情況下探究不變量的方案方案一：利用氣墊導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)一維碰撞(1)質(zhì)量的測(cè)量:測(cè)量。速度的測(cè)量:AxV=At，式中Ax為滑塊上擋光片的寬度，A為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的滑塊的擋光片經(jīng)過光電門的(3)所用器材:、光電計(jì)時(shí)器、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小的球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞(1) 質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量。速度的測(cè)量：可以測(cè)量小球被拉起的量被碰小球擺起的，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度；測(cè)，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度。所用器材：帶細(xì)線的(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一輛靜止小車實(shí)現(xiàn)一維碰撞(1) 質(zhì)量的測(cè)量：

3、用天平測(cè)量。Ax(2) 速度的測(cè)量：V= At， Ax是紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的，可用測(cè)量；At為小車經(jīng)過Ax所用的，可由打點(diǎn)間隔算出。(3)所用器材：光滑長(zhǎng)木板、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥?！靖拍钜?guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)的操作1.在用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量時(shí)，不需要測(cè)量的物理量是B.擋光的時(shí)間D .光電門的高度A .滑塊的質(zhì)量C.擋光片的寬度2在課本參考案例二中，下列說法正確的是()A .懸掛兩球的細(xì)繩長(zhǎng)度要適當(dāng)，且等長(zhǎng)B.由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰前的速度C.兩小球必須都是剛性球，且質(zhì)量相同D .兩小球碰后可以粘合在一起共同運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)原理及注意事項(xiàng)示，則由圖可知，入射

4、小球在碰前m1V1 =.gcm/s,入射小球在碰后 mivi'=3如圖1所示，在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶豎直擋板 C、D的氣墊導(dǎo)軌和有固定擋板的、質(zhì)量都是M的滑塊A、B,做探究碰撞中不變量的實(shí)驗(yàn):(1) 把兩滑塊A和 B緊貼在一起，在A上放質(zhì)量為m的砝碼，置于導(dǎo)軌上，用電動(dòng)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(dòng)卡銷放開，同時(shí)起動(dòng)記錄兩滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間的兩個(gè)電子計(jì)時(shí)器，B與擋板C和D碰撞的同時(shí)，電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停表，記下A至C運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1 , B至D運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2.(3) 重復(fù)幾次取ti、t2的平均值。請(qǐng)回答以下幾個(gè)問題: 在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注

5、意 應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)還有作用前A、B兩滑塊速度與質(zhì)量乘積之和為，作用后A、B兩滑塊速度與質(zhì)量乘積之和為【方法技巧練】實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法圖24在“探究碰撞中不變量”的實(shí)驗(yàn)中稱得入射小球1的質(zhì)量m1= 15 g,被碰小球2的質(zhì)量m2 = 10 g,由實(shí)驗(yàn)得出它們?cè)谂鲎睬昂蟮奈灰埔粫r(shí)間圖線如圖2中的1、1、2 '曲線所g cm/s，被碰小球 m2V2' =g -cm/s.由此可得出結(jié)論5.如圖3所示，已知A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是 mB= 1.5mA,拍攝共進(jìn)行了 4次，第一次是在兩滑塊相撞之前，以后的三次是在碰撞之后,A原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè) A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時(shí)間內(nèi)是在 10

6、cm至105 cm這段范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)(以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn) )，試根據(jù)閃光照片(閃光時(shí)間間隔為0.4 S),求出:(1) A、B兩滑塊碰撞前后的速度;(2) 根據(jù)閃光照片分析說明：兩滑塊碰撞前后，兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不是不變量。0 10 20 30 40 50 60 70 30 90 100110120130 cmS A SA B A&課后鞏固練習(xí):1在用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先應(yīng)該做的是A 給氣墊導(dǎo)軌通氣B.對(duì)光電計(jì)時(shí)器進(jìn)行歸零處理C.把滑塊放到導(dǎo)軌上D 檢驗(yàn)擋光片通過光電門時(shí)是否能夠擋光計(jì)時(shí)2在光滑桌面上有兩個(gè)小球，甲球的質(zhì)量為2kg,乙球的質(zhì)量為1 kg,

7、乙球靜止，甲球以4 m/s的速度和乙球?qū)π南嗯觯铝姓f法正確的是A 碰撞后甲球的速度為0,乙球的速度為8 m/s,方向與甲球原來的速度方向相同B.碰撞后甲球的速度變小，乙球開始運(yùn)動(dòng)C.碰撞后兩球的速度無法確定D .以上結(jié)論都不正確3.在用兩個(gè)小球的碰撞來驗(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.通過復(fù)寫紙描得的各點(diǎn)，不是理想的點(diǎn)，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差D .測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)有誤差4. 如圖4所示為驗(yàn)證“碰撞中的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。因?yàn)橄侣涓叨?/p>

8、相同的平拋小球 (不計(jì)空氣阻力)的飛行時(shí)間相同，所以我們?cè)凇芭鲎仓械膭?dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)中可以用作為時(shí)間單位。(2)本實(shí)驗(yàn)中，必須要求的條件是()A .斜槽軌道必須是光滑的B.斜槽軌道末端點(diǎn)的切線是水平的C .入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速度釋放D.入射小球與被碰小球滿足 ma>mb, ra= rb(3) 如圖4所示，其中M、P、N分別為入射小球與被碰小球?qū)?yīng)的落點(diǎn)的平均位置，則實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的關(guān)系是()ma ON = ma 0P+ mb OMB.ma OP = ma ON + mb OMC.ma OP = ma OM + mb ONma OM = ma 0P+ mb ON5在利用等長(zhǎng)懸

9、線懸掛等大小的球的實(shí)驗(yàn)裝置，探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)中，若繩長(zhǎng)為I，球1、2分別由偏角a和®止釋放，則在最低點(diǎn)碰撞前的速度大小分別為.若碰撞后向同一方向運(yùn)動(dòng)最大偏角分別為a和,則碰撞后兩球的瞬時(shí)速度大小分別為rn圖56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5所示.將驗(yàn)證物這一系統(tǒng)置于光滑水平桌面上，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, 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) 用所得數(shù)據(jù)驗(yàn)證的關(guān)系是7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6所示,下面是實(shí)驗(yàn)的主

10、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;將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器越過彈 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), 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; 滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩; 把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間;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7所示:I6.H cm20.0 cm測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g ；試完善實(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

11、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kg m/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8 A、 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 8所示。已知閃光的時(shí)間間隔為 At,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x= 55 cm處，滑塊B恰好通過x= 70 cm處，問：01020 30 40 5060 70 初jf/cm(1)碰撞發(fā)生在何處?(2)碰撞發(fā)生在第一次閃光

12、后多長(zhǎng)時(shí)間?(3)設(shè)兩滑塊的質(zhì)量之比為mA： mB= 2 : 3，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Axa "0.i5課時(shí)作業(yè)答案解析課前預(yù)習(xí)練質(zhì)量速度正負(fù)2. (1)mivi+ m2V22(2)m1v1 '+ m2v2v1v2(3) m1 + m23.方案一:(1)天平(2)時(shí)間(3)氣墊導(dǎo)軌天平方案二：(2)角度 角度 (3)擺球方案三：(2)距離 刻度尺 時(shí)間(3)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器課堂探究練1. D2. ABD速度時(shí)用到了兩繩等長(zhǎng)能保證兩球正碰，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，所以A正確；由于計(jì)算碰撞前1 mgh = 2mv2- 0,即初速度為0, B正確；本實(shí)驗(yàn)中對(duì)小球的性能

13、無要求,誤；兩球正碰后，有各種運(yùn)動(dòng)情況，所以D正確。L13. (1)用水平儀調(diào)試使得導(dǎo)軌水平(2)A至C的距離L1、B至D的距離L2 (3)0 (M + m)L2-MIT解析 (1)為了保證滑塊A、B作用后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，必須使氣墊導(dǎo)軌水平，需要用水平儀加以調(diào)試。要求出A、B兩滑塊在卡銷放開后的速度，需測(cè)出A至C的時(shí)間t1和B至D的時(shí)間t2,并X且要測(cè)量出兩滑塊到擋板的距離 L1和L2，再由公式v = 7求出其速度.LiL2(3)設(shè)向左為正方向，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為va = t1，vB=- t2 .碰前兩L1 L2物體靜止，速度與質(zhì)量乘積之和為0,碰后兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積為(M

14、 + m)t1 - M t2.點(diǎn)評(píng)要求兩物體在碰撞前后質(zhì)量與速度乘積的關(guān)系，就要根據(jù)不同的儀器直接或間接 測(cè)量物體的質(zhì)量和速度，最后比較在誤差范圍內(nèi)其乘積是否相等即可。4. 1 500750750解析 碰撞前后兩物體的質(zhì)量和速度滿足關(guān)系式m1v1= m1v1' + m2v2'.5. (1)VA = 0 Vb = 1.0 m/s Va'= 0.75 m/s vb'= 0.5 m/s 是不變量血 0.2解析由圖分析可知03(1)碰撞后：A、B 的速度分別為 va ' =/ = 0.4 m/s= 0.75 m/s, vb =/ = 0.4 m/s= 0.50

15、m/s.從發(fā)生碰撞到第二次拍攝照片，A運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是ti= VA' = 0方s= 0.2 s,由此可知:從拍攝第二次照片到發(fā)生碰撞的時(shí)間為t2= (0.4 0.2) s= 0.2 S,則碰撞前B物體的速度為VBAxb"0.3 0.2 X 0.5=At2 =0.2m/s= I.0 m/s,由題意得 VA = 0.碰撞前：mAVA + mBVB = 1.5mA,碰撞后：mAVA + meVB = 0.75mA + 0.75mA = I.5mA，所以 Eava + mBVB= EaVa + mgVB，即碰撞前后兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不變量。方法總結(jié)分析兩物體碰撞前

16、后的速度，通過計(jì)算，尋找碰撞前后物體的質(zhì)量與速度的關(guān)系，可以計(jì)算碰撞前后下列物理量是否不變:兩物體質(zhì)量與速度乘積的和，即mivi + m2V2.兩物體質(zhì)量與速度平方的乘積的和,即mivi + m2v2.兩物體質(zhì)量與速度的比值的和，即mim2Vi + V2課后鞏固練V1,1. A 為保護(hù)氣墊導(dǎo)軌，在一切實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行之前，首先應(yīng)該給氣墊導(dǎo)軌通氣。2. BC 根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果 mivi + m2V2= mivi'+ m2V2可知，碰撞前甲球的速度為乙球的速度為0,碰撞后兩球的速度各是多大無法確定，利用牛頓第二定律知，甲球受到阻礙，速度應(yīng)該變小，乙球受到?jīng)_擊，開始運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B、C正確。3.

17、 ACD 碰撞前后小球的速度方向不是絕對(duì)沿水平方向、落點(diǎn)的確定、長(zhǎng)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。4. (I)平拋時(shí)間(2)BCD (3)C解析(I)在此實(shí)驗(yàn)裝置中兩球的飛行時(shí)間相同，實(shí)驗(yàn)中可用平拋時(shí)間作為時(shí)間單位, 從而變比較速度大小為比較水平位移的大小。B對(duì)；要求碰撞時(shí)入(2)此實(shí)驗(yàn)要求兩小球平拋，所以應(yīng)使斜槽末端點(diǎn)的切線是水平的， 射小球的速度不變，應(yīng)使入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速度釋放,為使入射小球不返回且碰撞時(shí)為對(duì)心正碰，應(yīng)使ma>mb且ra= rb, D對(duì)。

18、OP OM實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證 mavi= maVi' + mbV2 ，取平拋時(shí)間為時(shí)間單位， 則變?yōu)閙aV = matON+ mb t，即 maOP= maOM + mbON.5見解析解析 碰撞前和碰撞后兩球運(yùn)動(dòng)時(shí)，各自滿足機(jī)械能守恒， 即mgh= 2mv2.碰撞前：球i：vi = p2gl(i cos a)球2: V2=2gl(i cos碰撞后：球 i: vj =p2gl(i cos a')球2V2' =72gl(1 cos )6. (1)刻度尺、天平 (2)兩木塊的質(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 Xi、X2(3) mixi = m2X2m1>

19、 m2解析 本題為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，在細(xì)線被燒斷的瞬間，在彈簧彈力的作用下兩木塊分別被彈出桌面做平拋運(yùn)動(dòng)， 拋出時(shí)的速度不易直接測(cè)量，但兩木塊落點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離容易測(cè)量，又兩木塊平拋時(shí)間相同， 從而可以表示出做平拋運(yùn)動(dòng)的水平速度，故實(shí)驗(yàn)器材 應(yīng)有刻度尺、天平。設(shè)落地時(shí)間為t,用天平測(cè)出兩木塊質(zhì)量分別為m1、m2，用刻度尺測(cè)出落點(diǎn)距拋出點(diǎn)的X1X2水平距離分別為 X1、X2，則m1V1 = m1 t , m2V2= m21，若能求得 m1X1= m2X2即推知m1V1= m2V2的等量關(guān)系。7. (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)器的限位孔有摩擦0