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

时间:2025-04-03

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】 B

2.(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】 BC

3.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 ,碰撞后两车的共同速度大小为________m/s.

【导学号:66390000】

图16­1­8

2 【解析】 碰撞前Δx =1.2 cm ,碰撞后Δx ′=0.8 cm ,T =0.02 s ,由v =x t

计算.

【答案】 0.6 0.4

4.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.

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m A 、m B ,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m A ·BC =(m A +m B )·DE .

【答案】 (1)平衡摩擦力

(2)m A ·BC =(m A +m B )·DE

5.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.

3

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

B .A 球与B 球碰撞后,A 、B 两球落点位置到O 点的距离

C .A 、B 两球的质量

D .G 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x A ,碰撞后A 、B 两球落点位置到O 点的距离分别为x A ′、x B ′,A 、B 两球的质量分别为m A 、m B ,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 …… 此处隐藏:2046字,全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……

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