高中物理16.1實驗：探究碰撞中的不變量(習題)

1、16.1實驗：探究碰撞中的不變量1. 在“探究碰撞中的不變量”的實驗中，為了順利地完成實驗，入射球質(zhì)量為m,被碰球質(zhì)量為R!，二者關系應是（）A.mmB.m=mC.miM)MPN（單位:cm）甲乙(1) 碰撞后B球的水平射程應為cm(2) 在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測量？答：(填選項號).A.水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到0點的距離B.A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到0點的距離C.測量A球或B球的直徑D.測量A球和B球的質(zhì)量E.測量G點相對于水平槽面的高度6. 水平光滑桌面上有A、B兩個小車，質(zhì)量分別是0.6kg和0.2kg.A車的車尾拉著紙帶，A車以某一速度與靜止的B

2、車發(fā)生一維碰撞，碰后兩車連在一起共同向前運動.碰撞前后打點計時器打下的紙帶如圖所示.根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請猜想：把兩小車加在一起計算，有一個什么物理量在碰撞前后是相等的？5.8cm6.6cm7某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗；氣墊導軌裝置如圖（a）所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向導軌空腔內(nèi)不斷通人壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，如圖（b）所示，這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差。鐸滑塊導軌標尺調(diào)節(jié)旋鈕（1）下面是實驗的主要步驟： 安裝好氣墊導軌，調(diào)節(jié)氣墊導軌

3、的調(diào)節(jié)旋鈕，使導軌水平； 向氣墊導軌通人壓縮空氣； 把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側，將紙帶穿過打點計時器越過彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向； 滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩； 把滑塊2放在氣墊導軌的中間； 先，然后，讓滑塊帶動紙帶一起運動； 取下紙帶，重復步驟，選出較理想的紙帶如下圖所示：20.0cm 測得滑塊1（包括撞針）的質(zhì)量為310g，滑塊2（包括橡皮泥）的質(zhì)量為205g；試完善實驗步驟的內(nèi)容。（2）已知打點計時器每隔0.02s打一個點，計算可知，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

4、作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_kgmj/s（保留三位有效數(shù)字）。（3）試說明（2）問中兩結果不完全相等的主要原因是紙帶與打點計時器的限位空有摩擦。&AB兩滑塊在同一光滑的水平直導軌上相向運動發(fā)生碰撞(碰撞時間極短)。用閃光照相，閃光4次攝得的閃光照片如下圖所示。已知閃光的時間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時間極短，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時，滑塊A恰好通過x=55cm處，滑塊B恰好通過x=70cm處，問：(1)碰撞發(fā)生在何處？(2) 碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長時間？(3) 設兩滑塊的質(zhì)量之比為nA：m=2：3,試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和

5、是否相等？01020304050607080%/cmIII參考答案:1. D2. C1/21/2/1/23. 2gl(1-cosa)2gl(1-cos3)_2gl(1-cosa)、2gl(1-cos/1/23)4. 解析(1)小車A碰前做勻速直線運動，打在紙帶上的點應該是間距均勻的，故計算小CD段AB兩小車相互碰撞.DE段計算碰后速度.車碰前速度應選BC段；CD段上所打的點由稀變密；可見在B撞后一起做勻速運動，所打出的點又應是間距均勻的故應選(2)碰前mAVA十mVB=0.420kgm/s碰后mava/十mvB=(mA十m)v=O.417kgmj/s.其中，va=BC/At=1.05m/s。v

6、a=Vb=DE/At=0.695m/s.mv之和是相等的.證碰撞過程中動量守恒，這通過計算可以發(fā)現(xiàn)，在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個小車的答案(1)BCDE(2)0.4200.417點評此題是根據(jù)1998年上海高考題改編的，原題為驗里結合所學內(nèi)容將說法稍作變動.此題的關鍵是選擇紙帶上的有效段，”理解為桿么要選擇這樣的有效段(勻速運動，打點應均勻).5. 解析(1)將10個點圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點，可由刻度尺測得碰撞后B球的水平射程約為64.7cm.(2)從同一高度做平拋運動飛行的時間t相同，而水平方向為勻速運動，故水平位移s=vt，所以只要測出小球飛行的水平位移，就可以用水平位移代替平拋初速度，亦即碰撞前后的速度，通過計算mAOP與mAOM+mON是否相等，即可以說明兩個物體碰撞前后各自的質(zhì)量與其速度的乘積之和是否相等，故必須測量的是兩球的質(zhì)量和水平射程，即選項AB、D是必須進行的測量。答案(1)64.7cm(64.2-65.2cm均可);(2)A、BD點評本題是2000年全國高考題，該題中利用平拋運動的規(guī)律，巧妙地提供了一種