人教版高中物理选修35实验探究碰撞中的不变量节名师精编作业2.docx

1、人教版高中物理选修35实验探究碰撞中的不变量节名师精编作业2物理选修35(人教版)第1节 实验：探究碰撞中的不变量1(双选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差()A导轨不水平安放 B小车上挡光板倾斜C两小车质量不相等 D两小车碰后连在一起分析：在探究碰撞中的不变量时，需要验证两个滑块系统的动量守恒，从该原理出发考虑误差情况解析：A.导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差，故A正确；B挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差；故B正确；C两小车质量不相等，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故C错误；D两小车

2、碰后连在一起是完全非弹性碰撞，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故D错误；综上所述，正确选项为AB.答案：AB2在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，则下列说法中正确的是()A第一、二次入射小球的落点依次是A、BB第一、二次入射小球的落点依次是C、BC第二次入射小球和被碰小球将同时落地D第二次入射小球和被碰小球不会同时落地解析：最远的C点一定是被碰小球的落点，碰后入射小球的速度将减小，因此A、B均错误；由于被碰小球

3、是放在斜槽末端的，因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出，两小球不可能同时落地，C错，D对答案：D3(双选)某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中不变量的实验：在小车A的前端黏有橡皮泥，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相碰并黏合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片则()A长木板垫着小木片是为了平衡摩擦，保证小车碰撞前后做匀速运动B实验过程中应先接通电源，再让小车A运动C计算碰撞前后小车的速度时，在纸带上任选对应过程的一段即可D此碰撞中A、B两小车这一系统的机械能守恒分析：实验前要平

4、衡摩擦力解析：用小木片将长木板一端垫起的目的是平衡摩擦力答案：AB4(双选)某同学利用如图所示的装置探究碰撞过程中的不变量，下列说法正确的是()A悬挂两球的细绳长度要适当，可以不等长B由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C两小球必须都是钢性球，且质量相同D两小球碰后可以黏合在一起共同运动解析：两绳等长，能保证两球正碰以减小实验误差，所以A错误；计算碰撞前速度时用到了mghmv20，即初速度为0，B正确；本实验中对小球的性能无要求，C错误；两球正碰后，运动情况有多种可能，所以D正确答案：BD5(双选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是()AA到达最低点时，两球的球心连

5、线可以不水平BA到达最低点时，两球的球心连线要水平C多次测量减小误差时，A球必须从同一高度下落D多次测量减小误差时，A球必须从不同高度下落解析：要保证一维对心碰撞，必须在碰撞时球心在同一高度；多次测量求平均值，必须保证过程的重复性，A球必须从同一高度下落答案：BC6(双选)对于实验最终的结论m1v1m2v2m1v1m2v2，下列说法正确的是()A仅限于一维碰撞B任何情况下m1vm2vm1v12m2v22也一定成立C式中的v1、v2、v1、v2 都是速度的大小D式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和答案：AD7在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可以探究mv2这个量(对应于动能)

6、的变化情况. 若采用如图所示弓形弹片弹开滑块的方案，弹开后mv2的总量_(填“大于”、“小于”或“等于”)弹开前的总量，这是因为_.分析：在“探究碰撞中的不变量”的实验中探究“mv2”这个量(对应于动能)的变化情况，方法就是通过测量滑块的速度的变化，判定能量的转化关系解析：若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如图所示，开始时两个滑块都处于静止状态，弹开的过程弹片的弹性势能转化为滑块的动能，所以弹开后mv2的总量大于弹开前的总量答案：大于弹片的弹性势能转变为滑块的动能，滑块的动能增加8某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物

7、体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的不变量(1)该同学还必须有的器材是_；(2)需要直接测量的数据是_；(3)根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_分析：烧断细线后，两木块离开桌面做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，木块的水平位移可替代平抛运动的初速度将需要验证的关系速度用水平位移替代解析：木块离开桌面后做平抛运动，取右边木块的初速度方向为正方向，设两木块质量和平抛初速度分别为：m1、m2，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为s1、s2，平抛运动的时间为t.需要验证的方程：0m1v1m2v2，其中

8、：v1，v2，代入得到m1s1m2s2，故需要测量两木块的质量m1和m2，两木块落地点到桌面边缘的水平距离s1，s2，需要的器材为刻度尺、天平答案：(1)刻度尺、天平；(2)两木块的质量m1、m2；两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2；(3)m1s1m2s2.点评：本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证9“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m115 g，原来静止的被碰小球m210 g，由实验测得它们在碰撞前后的xt图象如图所示，由图可知，入射小球碰撞前m1v1的是_，入射小球碰撞后的m1v1是_，被碰小球碰撞后的m2v2是_

9、. 由此得出结论：_.分析：由速度图象求出小球的位移与对应的时间，由速度公式求出小球的速度，然后根据动量的计算公式求出小球的动量，最后分析实验数据得出实验结论解析：由图象可知，碰前入射小球的速度：v1 m/s1 m/s，碰后入射球的速度：v1 m/s0.5 m/s，被碰球碰后的速度：v2 m/s0.75 m/s，入射球碰前的动量：pm1v10.015 kgm/s，入射小球碰撞后的m1v10.007 5 kgm/s，被碰小球碰撞后的：m2v20.007 5 kgm/s，碰后系统的总动量：pm1v1m2v20.015 kgm/s通过计算发现：两小球碰撞前后的动量相等，即：碰撞中mv的矢量和是守恒的

10、量答案：0.015 kgm/s0.007 5 kgm/s0.007 5 kgm/s 碰撞中的矢量和是守恒的量点评：本题考查了实验数据分析，由图象求出小球的位移与对应的时间，应用速度公式与动量的计算公式即可正确解题10某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量：打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平该同学设计的实验步骤如下：A用天平测出小车A的质量为mA0.4 kg，小车B的质量为mB0.2 kgB更换纸带重复操作三次C小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车B放在长木板中间D把长木板平放在桌面上

11、，在一端固定打点计时器，连接电源E接通电源，并给小车A一定的初速度vA(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来：_.(2)打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如图所示，根据这些数据完成下表碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量(kg)速度(m/s)(ms1kg1)mv(kgm/s)mv2(kgm2/s2) (3)根据以上数据猜想碰撞前后不变量的表达式为：_.解析：(1)该同学正确的实验步骤为ADCEB.(2)碰撞前后均为匀速直线运动，由纸带上的点迹分布求出速度碰后小车A、B合为一体，求出AB整体的共同速度注意打点计时器的频率为50 Hz，打点时间间隔为0.02 s，通过计算得下表. 碰撞前碰撞后

12、A车B车AB整体质量(kg)0.40.20.6速度(m/s)3.002.0(ms1kg1) 7.503.3mv(kgm/s)1.201.2mv2(kgm2/s2)3.602.4(3)由表中数值可看出在mv一行中数值相同，可猜想碰撞前后不变量的表达式为：mAvAmBvB(mAmB)v.答案：(1)ADCEB(2)见解析(3)mAvAmBvB(mAmB)v11某同学用图甲所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来探究碰撞中的不变量实验时把无摩擦可转动支架Q放下，先使a球从斜槽上某一固定位置P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个落点痕迹再把支架Q竖起，放上

13、b球，让a球仍从位置P由静止开始滚下，到达水平槽末端时和b球碰撞，a、b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点是水平槽末端点在记录纸上的垂直投影点，O为支架上b球球心在记录纸上的垂直投影点(1)碰撞后b球的水平射程应取图中_段(2)在以下选项中，属于本次实验必须进行的测量是_(填选项字母)A支架上未放b球时，测量球落点位置到O点的距离Ba球与b球碰撞后，测量两球落点位置到O点(或O点)的距离C测量a球或b球的直径D测量a球和b球的质量M和mE测量P点相对于水平槽面的高度(3)实验中若某同学测量了小球直径，使用千分尺所得的结果如图乙所示，则球的直径D_cm.(4)结合课堂实

14、验结论，按照本实验方法，探究不变量的表达式应是：_(用(2)中和图甲中的字母表示)分析：根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式解析：(1)a与b相撞后，b的速度增大，a的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以B点是没有碰时a球的落地点，C是碰后b的落地点，A是碰后a的落地点，所以碰撞后b球的水平射程应取图中OC段；(2)根据实验的原理知，mAv0mAv1mBv2，即mAmAmB，可知需要测量的物理量有：水平槽上未放b球时，a球落

15、点位置到O点的距离；a球与b球碰撞后，a球和b球落点位置到O点的距离；a球和b球的质量；a球或b球的直径故A、B、C、D正确，E错误故选ABCD；(3)螺旋测微器的固定刻度读数为10.5 mm，可动刻度读数为：0.0140 mm0.05 mm0.405 mm，所以最终读数为：10.5 mm0.405 mm10.905 mm1.090 5 cm；(4)两小球从同一高度开始下落，故下落的时间相同，根据动量守恒定律可得：Mv0Mv1mv2，故有Mv0tMv1tmv2t，即MOBMOAmOC.答案：(1)OC(2)ABCD(3)1.090 5(4)MOBMOAmOC点评：知道实验注意事项、掌握两球平抛

16、的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键12气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦，我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨和滑块A和B验证动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：A松开手的同时，记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时器结束计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.B在A、B间水平放入一个轻弹簧，用手压住A、B使弹簧压缩，放置在气垫导轨上，并让它静止在某个位置C给导轨送气，调整气垫导轨，使导轨处于水平D用刻度尺测出A的左端至C板

17、的距离L1；B的右端至D板的距离L2.(1)实验步骤的顺序是：_.(2)实验中还需要的测量仪器是：_；还需要测量的物理量是：_.(3)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是：_.(4)实验中弹簧与A、B滑块是粘连好还是不粘连好？_.理由是_.分析：根据实验的原理确定测量的物理量，以及测量的步骤，根据原理列出动量守恒定律的表达式解析：(1)实验操作的顺序是C、 B、 D、 A；(2)、(3)滑块在气垫导轨上做匀速直线运动，根据A、B运行的距离和时间可以求出分开时的速度，根据动量守恒定律得，mAvAmBvB，又vA，vB，则mAmB.知还需要测量A、B的质量mA、mB，所需的器材是天平(4)只与A、B中的某一个粘连好，这样把弹簧的质量考虑进去，会减小系统误差不粘连好，否则A、B可能碰不到C、D，使计时误差大答案：(1)CBDA(2)天平A、B两滑块的质量mA、mB(3)(4)不粘连好可以避免因漏记弹簧的动量而带来较大的实验误差点评：解决本题的关键知道验证动量守恒定律的实验原理，知道A、B组成的系统动量守恒