《2016-2017学年高中物理第16章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量学业分层测评新人教选修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2016-2017学年高中物理第16章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量学业分层测评新人教选修（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验：探究碰撞中的不变量(建议用时：45分钟)1在利用平抛运动做“探究碰撞中的不变量”实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端的切线保持水平，这样做的目的是()A入射球得到较大的速度B入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向C入射球与被碰球碰撞时动能无损失D入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出【解析】实验中小球能水平飞出是实验成功的关键，只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等【答案】B2(多选)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”实验时，下列哪些操作是正确的 ()A相互作用的两车上，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
2、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】车的质量可以用天平测量，没有必要一个用钉子而另一个用橡皮泥配重这样做的目的是为了碰撞后两车粘在一起有共同速度，选项B正确；打点计时器的使用原则是先接通电源，C项正确【答案】BC3如图1618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50 Hz，则碰撞前甲车速度大小为_m/s，碰撞后
3、两车的共同速度大小为_m/s. 【导学号：66390000】图1618【解析】碰撞前x1.2 cm，碰撞后x0.8 cm，T0.02 s，由v计算【答案】0.60.44某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，在小车A后连着纸带，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图1619甲所示甲乙图1619(1)长木板右端下面垫放一小木片的目的是_.(2)若已获得的打点纸带如图1619乙所示，A为运动的起点，各计数点间距分别记为AB、BC、CD和DE，用天平测得A、B两车的质量分别为mA、mB，
4、则需验证的表达式为_. 【导学号：66390001】【解析】(1)长木板右端下面垫放一小木片，目的是平衡摩擦力，使小车拖着纸带在木板上能做匀速运动(2)从题图中可以看出，B到C的时间等于D到E的时间，所以可以用BC代表小车碰前的速度，用DE代表碰后的速度，应有mABC(mAmB)DE.【答案】(1)平衡摩擦力(2)mABC(mAmB)DE5某同学设计如图16110(甲)所示的装置，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
5、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16110(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐图16110(1)碰撞后B球的水平射程是_cm.(2)在以下的选项中，本次实验必须进行的测量是_A水平槽上未放B球时，A球落点位置到O点的距离BA球与B球碰撞后，A、B两球落点位置到O点的距离CA、B两球的质量DG点相对于水平槽面的高度(3)若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA，碰撞后
6、A、B两球落点位置到O点的距离分别为xA、xB，A、B两球的质量分别为mA、mB，已知A、B两球半径均为r，则通过式子_即可验证A、B两球碰撞中的不变量 【导学号：66390002】【解析】(1)由于偶然因素的存在，重复操作时小球的落点不可能完全重合，如图(乙)所示，处理的办法是用一个尽可能小的圆将“所有落点位置”包括在内(其中误差较大的位置可略去)，此圆的圆心即可看做小球10次落点的平均位置，则碰撞后B球的水平射程等于圆心到O点的距离，由图(乙)可得此射程约为65.0 cm.(2)由于A、B离开水平槽末端后均做平抛运动，平抛高度相同，运动时间相等，因此可以用平抛运动的水平位移表示小球做平抛运
7、动的初速度，没有必要测量G点相对于水平槽面的高度，故A、B均正确，D错误；要验证碰撞前后质量与速度的乘积是否守恒，必须测量A、B两球的质量，C正确(3)依题意知，碰撞前A球做平抛运动的水平位移为xA，碰撞后A、B做平抛运动的水平位移分别为xA、xB，由于碰撞前、后两球做平抛运动的时间相等，因此通过式子mAxAmAxAmBxB即可验证A、B两球碰撞中的不变量【答案】(1)65.0(64.565.5均可)(2)ABC(3)mAxAmAxAmBxB6.某同学利用打点计时器和气垫导轨做探究碰撞中的不变量的实验气垫导轨装置如图16111所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔导轨的两个工
8、作面上均匀分布着一定数量的小孔，导轨空腔内不断通入的压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差图16111(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； 向气垫导轨通入压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带如图16112所示；图16112测得滑块1(包括撞针)的
9、质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g.试完善实验步骤的内容(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算结果保留三位有效数字计算碰撞前m1v1m2v2_kgm/s；碰撞后m1v1m2v2_kgm/s.计算碰撞前m1vm2v_kgm2/s2；碰撞后m1vm2v_kgm2/s2.计算碰撞前_m/(skg)；碰撞后_m/(skg)(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是_.(4)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是_. 【导学号：66390003】【解析】(1)实验时应先接通打点计时器的电源，再放开滑块1.(2)碰撞前滑块1的速度v1(0.2/0.1) m/s2 m/
10、sm1v10.312 kgm/s0.620 kgm/s碰撞前滑块2的速度v20碰撞后两滑块具有相同的速度v(0.168/0.14) m/s1.2 m/sm1v1m2v2(m1m2)v(0.3100.205)1.2 kgm/s0.618 kgm/sm1vm2v1.24 kgm2/s2m1vm2v0.742 kgm2/s26.45 m/(skg)9.72 m/(skg)(3)通过以上计算可知，碰撞中的不变量应是滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和(4)计算结果不完全相等的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦【答案】(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.6181.240.7426.459.72(3)滑块1、2碰撞前后的质量与速度乘积的矢量和(4)纸带与打点计时器限位孔有摩擦
