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1、名校名 推荐第 1 节 实验：探究碰撞中的不变量作业1在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差()A导轨安放不水平B滑块上挡光板倾斜C两滑块质量不相等D两滑块碰后连在一起答案： AB解析： 选项 A 中，导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；选项 B 中，挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等； 两滑块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大，并不影响碰撞中的守恒量。综上所述，答案为A、B。2用如图所示的装置可以完成“探究碰撞中的不变量”实验。若实验中选取的A、 B两球半径相同，为了使、B发生一维碰撞，
2、应使两球悬线长度A_，悬点 Q1、 Q2 之间的距离等于 _。答案： 相等 球的直径解析： 为了保证一维碰撞，碰撞点应与两球球心同在一条水平线上，故两球悬线长度相等，O、 O 之间距离等于球的直径。123如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带， 当甲车获得水平向右的速度时， 随即启动打点计时器， 甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为_m/s ，碰撞后的共同速度大小为 _m/s。答案： 0.60.4解析： 碰撞前x 1.2cm，碰撞后
3、x 0.8cm，T 0.02sxx，由 vt 得碰前 v甲t0.6m/s ；碰后 vxt 0.4m/s。4如图所示为气垫导轨上两个滑块、 相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率A B为 10 Hz。开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动。已知滑块A、B 的质量分别为200 g 、 300 g ，根据照片记录的信息， 、B离开弹簧后，A滑块做 _运动，其速度大小为 _m/s，本实A1名校名 推荐验中得到的结论是_ 。答案： 匀速0.09碰撞前后滑块A、 B 的质量与速度乘积之和为不变量解析： 碰撞前： vA 0， vB 0，所以有
4、mAvA mBvB 0碰撞后： v A 0.09m/s ，v B 0.06m/s规定向右为正方向：mAv AmBv B0.2 ( 0.09) 0.3 0.06 0则由以上计算可知：mAvA mBvBmAv A mBv B。5“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1 15 g ，原来静止的被碰小球m210g，由实验测得它们在碰撞前后的x t图象如图，可知入射小球碰撞后的m1v 1 是_，入射小球碰撞前的m1v1 是 _，被碰撞后的m2v 2 是 _。由此得出结论_。答案： 0.0075kg m/s0.015 kg m/s00075 kg m/s碰撞中 mv的矢量和是守恒量0.2解析： 碰撞前
5、m1 的速度大小v1 0.2 m/s 1m/s，故碰撞前的m1v10.015kg 1m/s0.015kg m/s。0.3 0.2碰撞后 m1 的速度大小v1 0.4 0.2 m/s 0.5m/s ，0.35 0.2m2 的速度大小 v2m/s 0.75m/s ，0.4 0.2故 m1v1 0.015kg 0.5m/s 0.0075kg m/s，m2v2 0.01 0.75kg m/s0.0075kg m/s，可知 m1v1m1v1 m2v2。6某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥， 推动小车甲使之做匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合
6、成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示。在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。2名校名 推荐(1) 若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选 _段计算小车甲的碰前速度，应选 _段来计算小车甲和乙碰后的共同速度 ( 以上两格填“AB”、“ BC”、“ CD”或“ DE”) 。(2) 已测得小车甲的质量m甲 0.40kg ，小车乙的质量m乙 0.20kg ，由以上测量结果可得：碰前 m甲 v 甲 m乙 v 乙 _kgm/s；碰后m甲 v 甲 m乙 v 乙 _kgm/s。(3) 通过计算
7、得出的结论是什么？答案： (1) BCDE (2)0.4200.417(3) 在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。解析：(1) 观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度。(2) vBCDE甲t 1.05m/s ， vt 0.695m/sm甲 v 甲 m乙 v 乙 0.420kg m/s碰后 m甲 v甲 m乙 v 乙 ( m甲 m乙 ) v 0.60 0.695kg m/s0.417kg m/s7在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可
8、以探索2mv 这个量 ( 对应于动能 ) 的变化情况。(1)若采用弓形弹片滑块的方案如图甲所示，弹开后的2mv 的总量 _( 填“大于”“小于”或“等于” ) 弹开前2mv 的总量，这是因为 _ 。(2)2若采用图乙所示的方案， 碰撞前 mv 的总量 _( 填“大于”“小于”或“等于”)2_。 ( 填“守恒”或“不守恒” ) 。碰后 mv 的总量，说明碰撞中机械能(3)2若采用图丙所示的方案， 碰撞前 mv 的总量 _( 填“大于”“小于”或“等于”)3名校名 推荐2碰后 mv 的总量，说明碰撞中存在_损失。答案： (1) 大于弹片的弹性势能转化为两滑块动能，滑块动能增加(2) 等于守恒(3)
9、 大于机械能解析： (1) 弹开前，两滑块静止，动能为零；弹开后，弹片的弹性势能转变为滑块的动能，故弹开后mv2 增大。(2) 取两滑块及弹簧为系统，整个系统作用前后机械能守恒，故碰撞前后2mv 不变。(3) 两滑块的碰撞过程中，撞针刺入橡皮泥需克服摩擦阻力做功，该过程中机械能有损失，故碰撞前2大于碰撞后2。mvmv8如图所示“为探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图。(1) 因为下落高度相同的平抛小球 ( 不计空气阻力 ) 的飞行时间相同，所以我们在实验中可以用 _作为时间单位。(2) 本实验中，实验必须要求的条件是()A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端点的切线是水平的C入射小球每次都从斜槽
10、上的同一位置无初速释放D入射球与被碰球满足mamb， r a r b(3) 图中 M、P、 N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是 ()A ma ON ma OPmb OM B ma OPma ON mbOMC ma OP ma OMmb ON D ma OMma OP mbON答案： (1) 平抛时间(2)B 、 C、 D(3)C解析： (1) 在此实验装置中两球的飞行时间相同，实验中可用平抛时间作为单位时间，从而变比较速度大小为比较水平位移的大小。(2)选 B、 C、 D。此实验要求两小球平抛。所以应使斜槽末端点的切线是水平的，B 对。要求碰撞时入射小球的速度不变，应使入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放即可， C对， A 错。为使入射小球不返回且碰撞时为对心正碰，应使mamb 且 r a r b， D对。OP(3)选 C。实验中要验证 mav1 mav1 mbv2 ，取平抛时间为单位时间，则变为ma t OMONa a b 。a b，即m tm tmOP mOM mON9用天平、气垫导轨( 带光电计时器和两个滑块) 探究物体间发生相互作用时的不变量，本实验可用自动照相机代替打点计时器 ( 闪光频率为10 Hz) ，步骤方法如下：(1) 用天平称出两滑块的质量。mA 0.10kg ， mB 0.20kg ，放在水平的气垫导轨上( 导轨
