高中物理 第十六章 動量守恒定律 16.1 實驗 探究碰撞中的不變量檢測

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精16。1 實驗 探究碰撞中的不變量新提升課時作業(yè)基礎達標1(多選)在利用氣墊導軌探究碰撞中的不變量實驗中，哪些因素可導致實驗誤差(）a導軌安放不水平b小車上擋光板傾斜c兩小車質量不相等d兩小車碰后連在一起【解析】導軌不水平,小車速度將會受重力影響,a項對;擋光板傾斜會導致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過的位移,導致速度計算出現(xiàn)誤差b項對【答案】ab2在用兩個小球的碰撞來驗證碰撞中的不變量時,不是產生誤差的主要原因的是()a碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球方向不是絕對沿水平方向b小球在空氣中飛行時受到空氣阻力c通過復寫紙描得的各點，不是

2、理想的點，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差d測量長度時有誤差【解析】碰撞前后小球的速度方向不是絕對沿水平方向，及落點的確定、長度的測量等都是造成誤差的主要原因；而在本實驗中,由于小球運動的速度不是很大，所以空氣阻力雖然會對測量結果造成影響，但不是產生誤差的主要原因【答案】b3（多選）在用打點計時器做探究碰撞中的不變量實驗時,下列哪些操作是正確的()a相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥,是為了改變兩車的質量b相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起c先接通打點計時器的電源，再釋放拖動紙帶的小車d先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點計時器的電源【解析】車的質量

3、可以用天平測量，沒有必要一個用釘子而另一個用橡皮泥配重這樣做的目的是為了碰撞后兩車粘在一起有共同速度，選項b正確打點計時器的使用原則是先接通電源,c項正確【答案】bc4如圖所示為氣墊導軌上兩個滑塊a、b相互作用后運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 hz。開始時兩個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動已知滑塊a、b的質量分別為200 g、300 g,根據(jù)照片記錄的信息,a、b離開彈簧后，a滑塊做_運動,其速度大小為_m/s，本實驗中得出的結論是_.【解析】由題圖可知，a、b離開彈簧后,均做勻速直線運動，開始時va0，vb0，a、b被彈開后，

4、va0。09 m/s,vb0.06 m/s,mava0.20.09 kgm/s0。018 kgm/smbvb0.30。06 kgm/s0。018 kgm/s由此可得:mavambvb，即0mbvbmava結論是：兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中質量與速度乘積的矢量和守恒【答案】勻速直線0。09兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用過程中質量與速度乘積的矢量和守恒5用如圖所示的裝置進行以下實驗：a先測出滑塊a、b的質量m、m及滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù),查出當?shù)氐闹亓铀俣萭b用細線將滑塊a、b連接，使a、b間的彈簧壓縮，滑塊b緊靠在桌邊c剪斷細線,測出滑塊b做平拋運動落地點到重錘線的水平距離x1和滑塊a沿桌

5、面滑行的距離x2（1）為探究碰撞中的不變量，寫出還需測量的物理量及表示它們的字母：_。（2)若mv為不變量，需驗證的關系式為：_.【解析】（1)要找出碰撞中的不變量,應測出兩滑塊質量及各自的速度取向右方向為正，剪斷細線后，a向右做勻減速運動,初速度va，b向左做平拋運動，設桌面高度為h，則hgt2,x1vbt，得vbx1 。故要求出vb，還應測出h.(2)若mv為不變量，碰前mvamvb0，碰后mvamvb0，故mvamvbmvamvb,即m mx1 0.【答案】(1)桌面離水平地面的高度h（2)m mx1 06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，氣墊導軌裝置如圖甲所示

6、，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,向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，如圖乙所示,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（1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平；向氣墊導軌通入壓縮空氣；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和彈射架并固定在滑塊1的左端，調節(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；使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的彈射裝置;把滑塊2（所用滑塊1、2如圖丙所示）放在氣墊導軌的中間

7、；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圖丁所示；測得滑塊1（包括撞針）的質量310 g,滑塊2（包括橡皮泥)的質量為205 g;試著完善實驗步驟的內容(2）已知打點計時器每隔0。02 s打一個點，計算可知,兩滑塊相互作用前質量與速度的乘積之和為_ kgm/s；兩滑塊相互作用以后質量與速度的乘積之和為_ kgm/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_.【解析】作用前滑塊1的速度v1 m/s2 m/s，其質量與速度的乘積為0.310 kg2 m/s0.620 kgm/s，作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v m/s1。2

8、m/s，其質量與速度的乘積之和為（0。310 kg0。205 kg)1。2 m/s0.618 kgm/s.【答案】（1）接通打點計時器的電源放開滑塊1（2)0。6200.618（3）紙帶與打點計時器的限位孔間有摩擦能力提升1在用氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”實驗時,左側滑塊質量m1170 g，右側滑塊質量m2110 g，擋光片寬度為3.00 cm,兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細線連在一起,如圖所示開始時兩滑塊靜止，燒斷細絲后，兩滑塊分別向左、右方向運動擋光片通過光電門的時間分別為t10.32 s，t20.21 s則兩滑塊的速度分別為v1_m/s，v2_m/s.燒斷細線前m1v1m2v2_

9、kgm/s，燒斷細線后m1v1m2v2_kgm/s。可得到的結論是_【解析】取向左方向為正，兩滑塊速度v1m/s0.094 m/s，v2m/s0.143 m/s。燒斷細線前m1v1m2v20燒斷細線后m1v1m2v2（0。170.0940.1100。143)kgm/s2。5104kgm/s，在實驗允許的誤差范圍內，m1v1m2v2m1v1m2v2。【答案】0。0940。14302.5104kgm/s在實驗允許的誤差范圍內，兩滑塊質量與各自速度的乘積之和為不變量2如圖所示,斜槽末端水平，小球m1從斜槽某一高度由靜止?jié)L下，落到水平面上的p點今在槽口末端放一與m1半徑相同的球m2，仍讓球m1從斜槽同

10、一高度滾下，并與球m2正碰后使兩球落地，球m1和m2的落地點分別是m、n.已知槽口末端在白紙上的投影位置為o點則:(1）兩小球質量的關系應滿足_am1m2 bm1m2cm1m2，故選b。(2)為保證兩球從同一高度做平拋運動，實驗中要求斜槽軌道末端的切線要調成水平為保證實驗有較好的可重復性以減小誤差，實驗中要求入射球每次從同一高度滾下本實驗是探究碰撞前后物理量的變化情況，故不需要斜槽軌道必須光滑，故選a、c、d。(3）本實驗必須測量的是兩小球質量m1和m2，入射球m1單獨滾入的水平距離和兩小球m1和m2相碰后各自飛出的水平距離因小球脫離軌道口后做的是相同高度的平拋運動，因此兩球碰后落地時間相等，

11、兩小球水平分運動的時間也相等，故可以利用水平距離的測量代替速度的測量,所以不需要測量桌面離地的高度及兩小球碰后落地的時間故選a、f、g.(4)設m13m，m22m,則v1m/s，m1v1v1m/s，v20,v2m/sm1v1m2v21.305.所以m1v1m1v1m2v2，故c選項正確【答案】（1）b（2）acd（3）afg（4)c3有甲、乙兩輛小車，質量分別為m1302 g，m2202 g,甲小車拖有紙帶，通過打點計時器記錄它的運動情況，乙小車靜止在水平桌面上，甲小車以一定的速度向乙小車運動，跟乙小車發(fā)生碰撞后粘合在一起共同運動這個過程中打點計時器在紙帶上記錄的點跡如圖所示，在圖上還標出了用

12、刻度尺量出的各點的數(shù)據(jù),已知打點計時器的打點頻率為50 hz.(1)從紙帶上的數(shù)據(jù)可以得出：兩車碰撞過程經(jīng)歷的時間大約為_s;（結果保留兩位有效數(shù)字)（2）碰撞前甲車的質量與速度的乘積大小為_kgm/s,碰后兩車的質量與速度的乘積為_kgm/s；（結果保留三位有效數(shù)字)（3)兩車碰撞過程中，兩車的質量與速度的乘積如何變化？【解析】從紙帶上0點開始每0.02 s內甲車位移分別為13.2 mm、13。5 mm、13.5 mm、12.6 mm、11.7 mm、10。8 mm、9。9 mm、9 mm、8.1 mm、8 mm、8 mm.（1）從以上數(shù)據(jù)可知從第3點到第8個點是碰撞過程，則t50。02 s

13、0。10 s，該段時間內甲車做減速運動(2)甲車與乙車碰前速度：v1103 m/s0.670 m/s，碰前甲車質量與速度的乘積:m1v10.302 kg0.670 m/s0.202 kgm/s；碰后兩車的速度v2v1v103 m/s0.402 m/s，碰后兩車的質量與速度的乘積(m1m2）v(0.3020.202)0.402 kgm/s0.203 kgm/s。(3)（在誤差范圍內），兩車的質量與速度的乘積保持不變，即m1v1（m1m2）v.【答案】（1）0。10(2)0。2020.203（3）見解析4如右圖所示,把兩個大小相同，質量不等的金屬球用細線連接起來，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于摩擦

14、可以忽略不計的水平桌面上，現(xiàn)燒斷細線，觀察兩球的運動情況,進行必要的測量，探究物體間發(fā)生相互作用時的不變量測量過程中：(1）還必須添加的器材是_(2)需直接測量的數(shù)據(jù)是_(3）需要驗算的表達式如何表示？【解析】本實驗在“探究物體間發(fā)生相互作用時的不變量”時，在確定物體速度的方法上進行了遷移兩球彈開后，分別以不同的速度離開桌面做平拋運動，兩球做平拋運動的時間相等,均為t（h為桌面離地的高度）根據(jù)平拋運動規(guī)律，由兩球落地點距拋出點的水平距離xvt，知兩物體水平速度之比等于它們的射程之比,即v1v2x1x2;所以本實驗中只需測量x1、x2即可測量x1、x2時需準確記下兩球落地點位置,故需要直尺、紙、復寫紙、圖釘、細線、鉛