學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)探究碰撞中不變量課后鞏固訓(xùn)練新人教版選修

1、學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律.實(shí)驗(yàn)研究碰撞中的不變量課后堅(jiān)固訓(xùn)練新人教版選修學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律.實(shí)驗(yàn)研究碰撞中的不變量課后堅(jiān)固訓(xùn)練新人教版選修PAGE學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律.實(shí)驗(yàn)研究碰撞中的不變量課后堅(jiān)固訓(xùn)練新人教版選修16.1實(shí)驗(yàn)研究碰撞中的不變量基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練1(多項(xiàng)選擇)在使用以以下列圖的實(shí)驗(yàn)裝置做“研究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，必定滿足的實(shí)驗(yàn)條件是()A斜槽軌道必定是圓滑的B斜槽軌道尾端的切線必定水平C入射球每次都要從同一高度由靜止釋放D碰撞時(shí)，入射球與被碰球的球心連線與軌道尾端的切線平行答案BCD分析只有滿足選項(xiàng)B、D中條件時(shí)才能保證小球的運(yùn)動(dòng)為平拋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)

2、一維碰撞，防備斜碰，B、D正確。本實(shí)驗(yàn)是經(jīng)過平拋運(yùn)動(dòng)確定入射球碰前速度，斜槽軌道的圓滑與否無影響，A錯(cuò)誤。入射球每次從同一高度由靜止釋放，保證了入射球每次碰前速度相同，C正確。2(多項(xiàng)選擇)若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“研究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)，以下哪些說法是正確的()A相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了改變兩車的質(zhì)量B相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后連在一起C先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車D先釋放拖動(dòng)紙帶的小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源答案BC分析一個(gè)裝上撞針，而另一個(gè)裝上橡皮泥，這樣做的目的，不是為了改變兩車的質(zhì)量，A錯(cuò)誤；而是為了碰撞后連在一

3、起有共同速度，便于測(cè)量碰后的速度，B正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源再釋放拖動(dòng)紙帶的小車，C正確，D錯(cuò)誤。3某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“研究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)：在小車A前端裝有橡皮泥，小車B前端裝有撞針，輕推一下小車A使之勻速運(yùn)動(dòng)，今后與原來靜止在前面的小車B相碰并連成一體，連續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)。他設(shè)計(jì)的裝置以以以下列圖所示，在小車A的后邊連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz。(1)木板的一端下邊墊著小木塊用來_。(2)在實(shí)驗(yàn)中，需要的測(cè)量工擁有_。A彈簧測(cè)力計(jì)B毫米刻度尺C天平D螺旋測(cè)微器(3)已測(cè)得小車A(包括橡皮泥)的質(zhì)量為m10.310kg，小車B(包括撞針)的質(zhì)量為m2

4、0.205kg，由以上測(cè)量可得：(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)碰前兩車質(zhì)量與速度乘積之和為_kgm/s；碰后兩車質(zhì)量與速度乘積之和為_kgm/s。(4)結(jié)論：_。答案(1)平衡摩擦力(2)BC(3)0.6200.618(4)在實(shí)驗(yàn)誤差同意的范圍內(nèi)，兩小車的質(zhì)量和速度的乘積(mv)之和在碰撞中保持不變分析(1)木板的一端下邊墊著小木塊用來平衡摩擦力。(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量小車的質(zhì)量和速度，所以需要天平，需要運(yùn)用刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，從而計(jì)算出速度。所以B、C兩項(xiàng)是正確的。(3)碰撞前，小車A的速度v1eqf(0.20,0.1)m/s2.0m/s，碰撞后，系統(tǒng)的速度v2eqf(0.168,0.14)m/

5、s1.2m/s，則碰撞前兩車質(zhì)量與速度乘積之和p1m1v100.3102.0kgm/s0.620kgm/s，碰撞后兩車質(zhì)量與速度乘積之和p2(m1m2)v2(0.3100.205)1.2kgm/s0.618kgm/s。(4)可以知道在實(shí)驗(yàn)誤差同意的范圍內(nèi)，兩小車的質(zhì)量和速度的乘積(mv)之和在碰撞中保持不變。4如圖甲所示，在“用兩小球研究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中。(1)安裝和調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置的要求是：斜槽尾端的切線必定_；入射小球和被碰小球在碰撞瞬時(shí)球心必定在_。(2)實(shí)驗(yàn)獲取小球的落點(diǎn)情況如圖乙所示，圖中O是水平槽尾端口在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，P為未放小球B時(shí)，A球平均落點(diǎn)，M為與B球碰后，A球

6、的平均落點(diǎn)，N為被碰球B的平均落點(diǎn)。若碰撞中的不變量是兩球各自質(zhì)量與速度乘積之和，則入射小球與被碰小球的質(zhì)量之比為m1m2_。答案(1)水平同一高度(2)41分析在碰撞中兩球各自質(zhì)量與速度乘積之和不變，則m1eqxto(OP)m1eqxto(OM)m2eqxto(ON)，得m125.5m115.5m240，得10m140m2，故eqf(m1,m2)41。5某班物理興趣小組采用以以下列圖裝置來研究碰撞中的不變量。將一段不可以伸長(zhǎng)的輕質(zhì)繩一端與力傳感器(可以實(shí)時(shí)記錄繩所受的拉力)相連固定在O點(diǎn)，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(diǎn)N右側(cè)放置有一水平氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌上

7、放有小滑塊B(B上安裝寬度較小且質(zhì)量不計(jì)的遮光板)、光電門(已連接數(shù)字毫秒計(jì))。當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間。某同學(xué)按以以下列圖安裝氣墊導(dǎo)軌、滑塊B(調(diào)整滑塊B的地址使小鋼球自由下垂靜止在N點(diǎn)時(shí)與滑塊B接觸而無壓力)和光電門，調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌高度，保證小鋼球A經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)恰好與滑塊B發(fā)生一維碰撞。讓小鋼球A從某地址釋放，擺到最低點(diǎn)N與滑塊B碰撞，碰撞后小鋼球A并沒有馬上反向，碰撞時(shí)間極短。(1)(多項(xiàng)選擇)為完成實(shí)驗(yàn)，除了毫秒計(jì)讀數(shù)t、碰撞前瞬時(shí)繩的拉力F1、碰撞結(jié)束瞬時(shí)繩的拉力F2、滑塊B質(zhì)量mB和遮光板寬度d外，還需要測(cè)量的物理量有_。A小鋼球A的質(zhì)量mAB繩長(zhǎng)LC小鋼球從M到N運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(2)滑塊

8、B經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度vB_。(用題中已給的物理量符號(hào)來表示)(3)實(shí)驗(yàn)中的不變量的表達(dá)式是：_。(用題中已給的物理量符號(hào)來表示)答案(1)AB(2)eqf(d,t)(3)eqr(F1mALmoal(2,A)gL)eqr(F2mALmoal(2,A)gL)mBeqf(d,t)分析滑塊B經(jīng)過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度vBeqf(d,t)，依照牛頓第二定律得，F(xiàn)1mAgmAeqf(voal(2,1),L)，F(xiàn)2mAgmAeqf(voal(2,2),L)，碰撞中mv不變，則mAv1mAv2mBvB整理得eqr(F1mALmoal(2,A)gL)eqr(F2mALmoal(2,A)gL)mBeqf(d,t)

9、，可以知道還需要測(cè)量小鋼球的質(zhì)量mA，繩長(zhǎng)L，所以A、B兩項(xiàng)是正確的。6某同學(xué)利用以以下列圖的裝置研究碰撞中的不變量。圖中兩擺擺長(zhǎng)相同，懸掛于同一高度，A、B兩擺球均很小，質(zhì)量之比為12。當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，小球恰好接觸。向右上方拉動(dòng)B球使其擺線挺直并與豎直方向成45角，今后將其由靜止釋放。結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起搖動(dòng)，且最大擺角為30。若本實(shí)驗(yàn)同意的最大誤差為4%，此實(shí)驗(yàn)可否成功地考據(jù)了碰撞前后兩小球的質(zhì)量與速度的乘積之和保持不變。答案此實(shí)驗(yàn)在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)考據(jù)了碰撞前后兩球的質(zhì)量與速度的乘積之和保持不變。分析設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，擺長(zhǎng)為l，B球的初始高度為h1，碰撞

10、前B球的速度為vB。在不考慮擺線質(zhì)量的情況下，依照題意及機(jī)械能守恒定律得h1l(1cos45)eqf(1,2)mBveqoal(2,B)mBgh1設(shè)碰撞前、后兩擺球的質(zhì)量與速度的乘積大小分別為p1、p2。有p1mBvB聯(lián)立式得p1mBeqr(2gl1cos45)同理可得p2(mAmB)eqr(2gl1cos30)聯(lián)立式得eqf(p2,p1)eqf(mAmB,mB)eqr(f(1cos30,1cos45)代入已知條件得eqf(p2,p1)1.014，由此可以推出eqblc|rc|(avs4alco1(f(p2p1,p1)”“”或“”)t2。若大小相等的入射小球和被碰小球的質(zhì)量均已知，利用如圖乙所

11、示的裝置和器材做“研究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，還需要的器材是_。答案(1)AB(2)刻度尺分析(1)導(dǎo)軌不水平，小車速度將會(huì)受重力影響，A項(xiàng)正確；擋光板傾斜會(huì)以致?lián)豕馄瑢挾炔坏扔趽豕怆A段小車經(jīng)過的位移，以致速度計(jì)算出現(xiàn)誤差，B項(xiàng)正確。(2)設(shè)滑塊甲、乙的質(zhì)量均為m，擋光片的寬度為l，滑塊甲碰撞前擋光片經(jīng)過光電門的時(shí)間為t，第一次碰撞因?yàn)橛袕椈善?，無機(jī)械能損失，設(shè)甲碰撞前后的速度分別為v0、v，碰后乙的速度為v1，則eqf(1,2)mveqoal(2,0)eqf(1,2)mv2eqf(1,2)mveqoal(2,1)，實(shí)驗(yàn)考據(jù)了不變量，則mv0mvmv1，解得v0，v1v0。則第一次碰撞前后，有

12、mv0mv1，即meqf(l,t)meqf(l,t1)；第二次碰撞前后，甲、乙粘在一起，有mv02mv2，即meqf(l,t)2meqf(l,t2)，故t1t2。用大小相等的入射小球和被碰小球發(fā)生碰撞來“研究碰撞中的不變量”，難點(diǎn)是速度的測(cè)定，本裝置可以應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律來解決速度的測(cè)定，需要測(cè)定平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移，即需要刻度尺。8.(1)以以下列圖，質(zhì)量為m1的入射球從斜槽某一高度由靜止?jié)L下，落到水平面上的P點(diǎn)。今在槽口尾端放一與入射球半徑相同的質(zhì)量為m2的被碰球，仍讓入射球從斜槽同一高度滾下，并與被碰球正碰后使兩球落地，入射球和被碰球的落地址分別是M、N。已知槽口尾端在白紙上的投影地址為O點(diǎn)

13、。則實(shí)驗(yàn)必定滿足的條件是()A軌道尾端的切線是水平的B斜槽軌道圓滑Cm1m2Dm1m2(2)用以以下列圖的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：A先測(cè)出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭B用細(xì)線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧壓縮，滑塊B緊靠在桌邊C剪斷細(xì)線，測(cè)出滑塊B做平拋運(yùn)動(dòng)落地址到重垂線的水平距離x1和滑塊A沿桌面滑行的距離x2為研究碰撞中的不變量，寫出還需測(cè)量的物理量及表示它們的字母：_。若mv為不變量，需考據(jù)的關(guān)系式為_。答案(1)A(2)桌面離水平川面的高度hMeqr(2gx2)mx1eqr(f(g,2h)0分析(1)軌道尾端切線水平可以保證入射球做平拋運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；斜槽可否圓滑對(duì)實(shí)驗(yàn)幾乎無影響，但m1應(yīng)大于m2，否則入射球會(huì)反彈，從而引起較大的誤差，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤。(2)要找