《高中物理 16.1 实验：探究碰撞中的不变量 选修35.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 16.1 实验：探究碰撞中的不变量 选修35.ppt（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考查实验原理归纳实验结论的能力 例证1 如图所示为气垫导轨上两个滑块A B相互作用后运动过程的频闪照片 频闪的频率为10Hz 开始时两个滑块静止 它们之间有一根被压缩的轻弹簧 滑块用细绳连接 细绳烧断后 两个滑块向相反方向运动 已知滑块A B的质量分 别为200g 300g 根据照片记录的信息 细绳烧断后 A滑块做 运动 其速度大小为 m s 本实验中得出的结论是 标准解答 由题图可知 细绳烧断后 A B均做匀速直线运动 开始时 vA 0 vB 0 A B被弹开后 v A 0 09m s v B 0 06m s mAv A 0 2 0 09kg m s 0 018kg m smBv B 0 3
2、 0 06kg m s 0 018kg m s由此可得 mAv A mBv B 即0 mBv B mAv A结论是 两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒 答案 匀速直线0 09两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒 考查分析初末状态探究不变量的能力 例证2 某同学设计了一个用打点计时器验证碰撞过程中的不变量的实验 在小车A的前端粘有橡皮泥 使小车A做匀速直线运动 然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体 继续做匀速直线运动 他设计的具体装置如图所示 在小车A后连着纸带 电磁打点计时器电源频率为50Hz 长木板右端下部垫着小木片 图中未画出 用以平衡摩擦
3、力 1 若已得到打点纸带如图所示 并把测得的各计数点间距离标在图上 A点为运动起始的第一点 则应选 段来计算小车A的碰前速度 应选 段来计算小车A和小车B碰后的共同速度 以上两空选填 AB BC CD 或 DE 2 已测得小车A的质量mA 0 40kg 小车B的质量mB 0 20kg 由以上测量结果可得 碰前mAvA mBvB kg m s 碰后mAvA mBvB kg m s 标准解答 1 小车A碰前做匀速直线运动 打出纸带上的点应该是间距均匀的 故计算小车碰前速度应选BC段 CD段上所打的点由稀变密 可见在CD段A B两小车相互碰撞 A B碰撞后一起做匀速直线运动 所以打出的点又是间距均匀
4、的 故应选DE段计算碰后速度 2 碰撞前后 碰前 mAvA mBvB 0 40 1 05kg m s 0 42kg m s 碰后 mAvA mBvB mA mB v 0 60 0 695kg m s 0 417kg m s 答案 1 BCDE 2 0 420 417 一 选择题1 在做用气垫导轨进行碰撞验证实验时 不需要测量的物理量是 A 滑块的质量B 挡光时间C 挡光片的宽度D 光电门的高度 解析 选D 根据实验原理可知 滑块的质量 挡光时间 挡光片的宽度都是需要测量的物理量 其中滑块的质量用天平测量 挡光时间用光电计时器测量 挡光片的宽度可事先用刻度尺测量 只有光电门的高度不需要测量 只要
5、能与挡光片在同一高度即可 故选D 2 在做利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量的实验中 下列说法正确的是 A 悬挂两球的细线长度要适当且等长B 由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C 两小球必须都是刚性球且质量相同D 两小球碰后可以粘合在一起共同运动 解析 选A B D 两绳等长能保证两球正碰 也就是对心碰撞 以减小实验误差 所以A正确 由于计算碰撞前速度时用到了即初速度为0时碰前的速度为B正确 本实验中对小球的材质性能无要求 C错误 两球正碰后 有各种运动情况 所以D正确 3 2011 苏州高二检测 若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验 下列操作正确的是 A 相互作用的两车上
6、 一个装上撞针 一个装上橡皮泥 是为了改变两车的质量B 相互作用的两车上 一个装上撞针 一个装上橡皮泥 是为了碰撞后粘在一起C 先接通打点计时器的电源 再释放拖动纸带的小车D 先释放拖动纸带的小车 再接通打点计时器的电源 解析 选B C 相互作用的两车上 一个装上撞针 一个装上橡皮泥 是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动 这种情况能得到能量损失很大的碰撞 A错 应当先接通打点计时器的电源 再释放拖动纸带的小车 否则因运动距离较短 小车释放以后再打开电源不容易得到实验数据 故D错 B C正确 4 对于实验最终的结论m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 下列说法正确的是 A 仅限于一维碰撞B 任何
7、情况下m1v12 m2v22 m1v1 2 m2v2 2也一定成立C 式中的v1 v2 v1 v2 都是速度的大小D 式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和 解析 选A D 这个实验是在一维情况下设计的实验 其他情况未做探究 系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论 其他探究的结论情况不成立 而速度是矢量 应考虑方向 故选项A D正确 5 在 探究碰撞中的不变量 的实验中 为了顺利地完成实验 拉起球质量为m1 被碰球质量为m2 二者关系应是 A m1 m2B m1 m2C m1 m2D 以上三个关系都可以 解析 选D 这个实验是探究性实验 目的就是让同学们探究在
8、不同情况下的不变量 A B C三种关系也是需要同学们在实验中认真探究的内容 是实验设计探究的不同情况 是正确的 故选项D正确 6 2011 泰安高二检测 在光滑水平桌面上有两个小球 甲球的质量为2kg 乙球的质量为1kg 甲球以4m s的速度和原来静止的乙球发生对心碰撞 则下列说法正确的是 A 碰撞后甲球的速度为零 乙球的速度为8m s 方向与甲球原来的速度方向相同B 碰撞后甲球的速度一定变小C 仅根据上述条件无法求出碰撞后两球的速度大小D 以上说法均不正确 解析 选B C 根据实验探究的结论 碰撞前后两球质量与其速度的乘积相等 乙球一定获得一定的速度 具有动能 并且碰撞前后有能量损失 可以得
9、出碰撞后甲球的速度一定减小 但仅根据上述条件是无法求出碰撞后两球的速度大小的 故选项B C正确 二 非选择题7 某同学用如图所示装置通过半径相同的A B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量 图中PQ是斜槽 QR为水平槽 实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下 落到位于水平地面的记录纸上 留下痕迹 重复上述操作10次 得到10个落点痕迹 再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方 让A球仍从位置G由静止开始滚下 和B球碰撞后 A B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹 重复这种操作10次 图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点 B球落点痕迹如图所示 其中厘米刻度尺水平放置 且平行于G R
10、 O所在的平面 厘米刻度尺的零点与O点对齐 1 碰撞后B球的水平射程应取 cm 2 在以下选项中 本次实验必须进行的测量是 A 水平槽上未放B球时 测量A球落点位置到O点的距离B 测量A球与B球碰撞后 A球落点位置到O点的距离C 测量A球与B球的质量D 测量G点相对于水平槽面的高度 解析 1 题图中画出了B球的10个落点位置 实验中应取平均位置 方法是 用最小的圆将所有点圈在里面 圆心位置即为落点平均位置 找准平均位置 读数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位 答案为64 7cm 64 2cm到65 2cm的范围内都正确 2 本实验把被碰小球放在靠近槽末端的地方 使得被碰小球B和入射小球A都从
11、O点开始做平抛运动 且两球平抛时间相同 若以平抛时间为单位时间 则平抛的水平距离在数值上等于平抛初速度 设A未碰B 平抛水平位移为xA A B相碰 后 A B两球的水平位移分别为xA xB A B质量分别为mA mB 则碰前 mAxA 碰后mAxA mBxB 要验证mv的矢量和在碰撞中是否守恒 即验证以上两式中质量与位移的乘积之和是否相等 故该实验应测量的物理量有 mA mB xA xA xB 选项A B C正确 答案 1 64 7 64 2 65 2都正确 2 A B C 8 探究创新 如图所示 在实验室用两端带竖直挡板C D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A B 做探究碰撞中不变量
12、的实验 1 把两滑块A和B紧贴在一起 在A上放质量为m的砝码 置于导轨上 用电动卡销卡住A和B 在A和B的固定挡板间放一弹簧 使弹簧处于水平方向上的压缩状态 2 按下电钮使电动卡销放开 同时启动记录两滑块运动时间的电子计时器 当A和B与挡板C和D分别碰撞时 电子计时器自动停表 记下A至C运动时间t1 B至D运动时间t2 3 重复几次取t1 t2的平均值 请回答以下几个问题 在调整气垫导轨时应注意 应测量的数据还有 作用前A B两滑块质量与速度乘积之和为 作用后A B两滑块质量与速度乘积之和为 解析 为了保证滑块A B作用后做匀速直线运动 必须使气垫导轨水平 需要用水平仪加以调试 要求出A B两滑块在电动卡销放开后的速度 需测出A至C的时间t1和B至D的时间t2 并且要测量出两滑块分别到挡板的距离L1和L2 再由公式求出其速度 设向左为正方向 根据所测数据求得两滑块的速度分别为碰前两滑块静止 即v 0 质量与速度乘积之和为0 碰后两滑块的质量与速度乘积之和为 答案 用水平仪测得导轨水平 A至C的距离L1 B至D的距离L2
