【贏在課堂】2014年高中物理 16.1 實驗探究碰撞中的不變量課時訓練 新人教版選修3-5

1、課時訓練1實驗:探究碰撞中的不變量一、綜合題1.如圖所示,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。則實驗必須滿足的條件是()A.軌道末端的切線必須是水平的B.斜槽軌道必須光滑C.入射球m1每次必須從同一高度由靜止?jié)L下D.m1<m2答案:AC解析:軌道末端水平可以保證小球做平拋運動,入射球m1每次從同一高度由靜止?jié)L下可以保證每次碰前入射球速度相同,故A、C項正確。B中斜槽是否光滑對實驗幾乎無影響,但質量m1應大于m2,

2、否則入射球會反彈,從而引起較大的誤差。2.在利用氣墊導軌探究碰撞中的不變量的實驗中,哪些因素可導致實驗誤差偏大()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答案:AB解析:導軌不水平,小車速度將會受重力影響;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。3.在氣墊導軌上的兩個滑塊P、Q質量分別為m1、m2,已知它們碰撞后的速度分別為v1'、v2',碰撞前P的速度為v1,則碰撞前Q的速度為()A.0B.v1'+v2'-v1C.D.答案:D解析:根據(jù)實驗探究的結果m1v1+m2v2=m1v1

3、9;+m2v2'可知,式中只有v2不知,利用該式解得v2=,所以選項D正確。4.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m1=170 g,右側滑塊質量m2=110 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,燒斷細線后,兩滑塊分別向左、右方向運動。左、右擋光片通過光電門的時間分別為t1=0.32 s、t2=0.21 s。取向左為正方向,則兩滑塊的速度分別為v1'=m/s,v2'=m/s。燒斷細線前m1v1+m2v2=kg·m/s,燒斷細線后m1v1'+m2v2'=kg

4、·m/s。可得到的結論是。 答案:0.094-0.14302.5×10-4kg·m/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解析:取向左方向為正方向,兩滑塊速度v1'= m/s0.094 m/s,v2'= m/s-0.143 m/s。燒斷細線前m1v1+m2v2=0燒斷細線后m1v1'+m2v2'=(0.170×0.094-0.110×0.143)kg·m/s2.5×10-3 kg·m/s,在實驗允許的誤差范圍內,m1v1+m2v2=m1v1'

5、;+m2v2'。5.在“探究碰撞中的不變量”的實驗中,也可以探究mv2這個量(對應于動能)的變化情況。甲(用弓形彈片)乙(安裝撞針和橡皮泥)(1)若采用弓形彈片彈開靜止的兩滑塊的方案如圖甲所示,彈開后的mv2的總量(選填“大于”“小于”或“等于”)彈開前mv2的總量,這是因為。 (2)若采用乙圖的方案,碰撞前mv2的總量(選填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的總量。說明該碰撞中,存在損失。 答案:(1)大于弓形彈片將彈性勢能轉化為兩滑塊的動能(2)大于機械能(或動能)6.某同學用如圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞過程中的不變量,圖中PQ是斜槽

6、,QR為水平槽,實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡。重復上述操作10次,得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,讓A球仍從位置G由靜止開始滾下,和B球碰撞后,A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復這種操作10次。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。(1)安裝器材時要注意:固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿方向。 (2)某次實驗中,得出小球落點情況如圖所示(單位是cm),P'、M、N分別是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落點的平均位置(把落點圈在內的最小圓的圓心)。則入射小球和被碰小球質

7、量之比為m1m2=。 答案:(1)水平(2)41解析:(1)為保證小球滾落后做平拋運動,斜槽末端的切線要沿水平方向。(2)由碰撞過程中mv的乘積總量守恒可知m1·=m1·+m2·(t為運動時間)代入數(shù)據(jù)可解得m1m2=41。7.某同學把兩塊質量不同的鐵塊用細線連接,中間夾一被壓縮了的彈簧,如圖所示。將這一系統(tǒng)置于光滑水平桌面上,燒斷細線,觀察物體的運動情況,進行必要的測量,來探究物體間相互作用時的不變量。(1)該同學還必須準備的器材是。 (2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是。 (3)用所得數(shù)據(jù)驗證物體間相互作用時的不變量的關系式是。 答案:(1)刻度尺、天平(2)兩鐵塊的質量m1、m2和兩鐵塊落地點到桌邊的水平距離x1、x2(3)m1x1=m2x2解析:本題為設計性實驗,在細線燒斷瞬間,在彈簧彈力的作用下兩鐵塊m1、m2分別被彈出桌面做平拋運動,拋出時速度不易直接測量,但可以測量兩鐵塊落點距拋出點的水平距離