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1、2022年高二物理 動(dòng)量1 導(dǎo)學(xué)案
學(xué)科
高中物理
年級(jí)
高二
作者
課題
探究碰撞中不變量
課型
A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間極短)。用閃光照相,閃光4次攝得的閃光照片如下圖所示。已知閃光的時(shí)間間隔為Δt,而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短,在這4次閃光的瞬間,A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內(nèi),且第一次閃光時(shí),滑塊A恰好通過x=55cm處,滑塊B恰好通過x=70cm處,問:
(1)碰撞發(fā)生在何處? (2)碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長(zhǎng)時(shí)間?
(3)設(shè)兩滑塊的質(zhì)量之比為mA:mB=2:3,試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積
2、之和是否相等?
【問題思考】
在探究碰撞中的不變量時(shí),你認(rèn)為在計(jì)算時(shí)怎樣對(duì)待速度的方向?
【針對(duì)訓(xùn)練】
1.在“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中,為了順利地完成實(shí)驗(yàn),入射球質(zhì)量為m1,被碰球質(zhì)量為m2,二者關(guān)系應(yīng)是( )
A.m1>m2 B.m1=m2 C. m1
3、證”的實(shí)驗(yàn)一中,若繩長(zhǎng)L,球1、2分別由偏角α和β靜止釋放,則在最低點(diǎn)碰撞前的速度大小分別為________、_________。若碰撞后向同一方向運(yùn)動(dòng)最大偏角分別為α,和β,,則碰撞后兩球的瞬時(shí)速度大小分別為___________、______________。
4.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過程中不變量的實(shí)驗(yàn):在小車A的前端粘有橡皮泥,推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng).然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體,繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng),他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示.在小車A后連著紙帶,電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz,長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.
(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示,并將測(cè)得
4、的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上,A點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn),則應(yīng)選________段來計(jì)算A的碰前速度,應(yīng)選_______段來計(jì)算A和B碰后的共同速度(以上兩格填“AB’’或“BC"或“CD"或"DE”).
(2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量m1=0.40kg,小車B的質(zhì)量m2=0.20kg,由以上測(cè)量結(jié)果可得:碰前mAvA+mBvB=_____kg·m/s;碰后mAvA’+mBvB’=______kg·m/s.并比較碰撞前后兩個(gè)小車質(zhì)量與速度的乘積之和是否相等.
5.某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找碰撞中的不變量,圖中PQ是斜槽,QR為水平槽,實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置C由靜
5、止開始滾下,落到位于水平地面的記錄紙上,留下痕跡,重復(fù)上述操作10次,得到10個(gè)落點(diǎn)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C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(diǎn)痕跡,重復(fù)這種操作10次,圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點(diǎn),P,為未放被碰小球B時(shí)A球的平均落點(diǎn),M為與B球碰后A球的平均落點(diǎn),N為被碰球B的平均落點(diǎn).若B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示,其中米尺水平放置,且平行于OP,,米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊.(注意MA>MB)
(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)為_______cm
(2)在以下選項(xiàng)中,哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量?答:_________
6、 (填選項(xiàng)號(hào)).
A.水平槽上未放B球時(shí),測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B.A球與B球碰撞后,測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C.測(cè)量A球或B球的直徑 D.測(cè)量A球和B球的質(zhì)量 E.測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度
6.某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn);氣墊導(dǎo)軌裝置如圖(a)所示,所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通人壓縮空氣,壓縮空氣會(huì)從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上,如圖(b)所示,這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。
(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟:
7、 ①安裝好氣墊導(dǎo)軌,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕,使導(dǎo)軌水平; ②向氣墊導(dǎo)軌通人壓縮空氣;③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè),將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器越過彈射架并固定在滑塊1的左端,調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度,直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí),紙帶始終在水平方向;④滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩;⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間;⑥先____,然后_______,讓滑塊1帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng);⑦取下紙帶,重復(fù)步驟④⑤⑥,選出較理想的紙帶如下圖所示:⑧測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g,滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g;試完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容。
(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn),計(jì)算
8、可知,兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為 kg·m/s;兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為______kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)。
(3)試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是___________________________。
【典型例題】
.答案:(1)60cm(2)Δt/2(3)碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和相等.
【針對(duì)訓(xùn)練】
1.D 2.C3. [2gl(1-cosα)]1/2 [2gl(1-cosβ)]1/2 [2gl(1-cosα/)]1/2 、 [2gl(1-cosβ/)]1/2
9、
4. [解析] (1)小車A碰前做勻速直線運(yùn)動(dòng),打在紙帶上的點(diǎn)應(yīng)該是間距均勻的,故計(jì)算小車碰前速度應(yīng)選BC段;CD段上所打的點(diǎn)由稀變密;可見在CD段A、B兩小車相互碰撞.A、B撞后一起做勻速運(yùn)動(dòng),所打出的點(diǎn)又應(yīng)是間距均勻的.故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后速度.
(2)碰前mAvA十mBVB==0.420kg·m/s.
碰后 mAvA/十mBvB’=(mA十mB)v=0.417kg·m/s.
其中,vA=BC/Δt=1.05m/s。
vA’=vB’= DE/Δt = 0.695m/s.
通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn),在誤差允許范圍內(nèi),碰撞前后兩個(gè)小車的mv之和是相等的.
10、 [答案] (1)BC DE (2)0.420 0.417
[點(diǎn)評(píng)] 此題是根據(jù)xx年上海高考題改編的,原題為驗(yàn)證碰撞過程中動(dòng)量守恒,這里結(jié)合所學(xué)內(nèi)容將說法稍作變動(dòng).此題的關(guān)鍵是選擇紙帶上的有效段,”理解為桿么要選擇這樣的有效段(勻速運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)應(yīng)均勻).
5. [解析] (1)將l0個(gè)點(diǎn)圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點(diǎn),可由刻度尺測(cè)得碰撞后B球的水平射程約為64.7cm.
(2)從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)飛行的時(shí)間t相同,而水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng),故水平位移s=vt,所以只要測(cè)出小球飛行的水平位移,就可以用水平位移代替平拋初速度,亦即碰撞前后的速度,通過計(jì)算mA·OP,與mA·OM+mB·ON是否相等,即可以說明兩個(gè)物體碰撞前后各自的質(zhì)量與其速度的乘積之和是否相等,故必須測(cè)量的是兩球的質(zhì)量和水平射程,即選項(xiàng)A、B、D是必須進(jìn)行的測(cè)量。
[答案] (1)64.7cm(64.2-65.2cm均可);(2)A、B、D
[點(diǎn)評(píng)] 本題是xx年全國高考題,該題中利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,巧妙地提供了一種測(cè)量碰撞前后的速度的方法,既方便又實(shí)用。
6. 先 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 ,然后 放開滑塊1 0.620 0.618 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位空有摩擦