(浙江專版)2019年高中物理 第十六章 動量守恒定律 課時跟蹤檢測(十九)實驗 探究碰撞中的不變量(含解析)新人教版選修3-5

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1、實驗:探究碰撞中的不變量 一、選擇題 1.在氣墊導軌上進行實驗時首先應該做的是(  ) A.給氣墊導軌通氣 B.把光電計時器進行歸零處理 C.把滑塊放在導軌上 D.檢查擋光片通過光電門時是否能夠擋光計時 解析:選A 為保護氣墊導軌,實驗時應該先給它通氣,后進行實驗。選項A正確。 2.在利用氣墊導軌探究碰撞中的不變量時,用到的測量工具有(  ) A.停表、天平、刻度尺 B.彈簧測力計、停表、天平 C.天平、刻度尺、光電計時器 D.停表、刻度尺、光電計時器 解析:選C 用天平測滑塊質量,用刻度尺測擋光片的寬度。運動時間是指擋光片通過光電門的時間,由光電計時器計時,因此

2、不需要停表。C正確。 3.(多選)在做探究碰撞中的不變量實驗時,實驗所必需的條件是(  ) A.斜槽軌道必須是光滑的 B.斜槽軌道末端的切線是水平的 C.入射球每一次都要從同一高度由靜止?jié)L下 D.碰撞的瞬間,入射球和被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行 解析:選BCD 探究碰撞中的不變量實驗,要求入射小球每次到槽口時,具有相同的速度,所以應從槽上同一位置滾下,但斜槽不需要光滑,選項A錯誤,選項C正確;由于碰撞前、后要求小球均做平拋運動,且拋物線在同一平面,選項B、D正確。 4.(多選)在做“探究碰撞中的不變量”實驗時,必須測量的物理量是(  ) A.入射小球和被碰小球的質量

3、B.入射小球和被碰小球的半徑 C.入射小球從靜止釋放時的起始高度 D.斜槽軌道的末端到地面的高度 E.不放被碰小球時,入射小球飛出的水平射程 F.入射小球和被碰小球碰撞后飛出的水平射程 解析:選AEF 從同一高度做平拋運動,飛行時間t相同,所以需要測出的量有:未碰時入射小球的水平射程,碰后入射小球的水平射程,被碰小球的水平射程,入射小球、被碰小球的質量。 二、非選擇題 5.如圖(a)所示,在水平光滑軌道上停放著甲、乙兩輛實驗小車,甲車上系有一穿過打點計時器的紙帶,當甲車獲得水平向右的速度時,隨即啟動打點計時器。甲車運動一段距離后,與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動,紙帶記錄下碰撞

4、前甲車和碰撞后兩車的運動情況,如圖(b)所示,電源頻率為50 Hz,則碰撞前甲車速度大小為________ m/s,碰撞后兩車的共同速度大小為________ m/s。 解析:由題圖(b)可知,碰撞前Δx=1.2 cm,碰撞后Δx′=0.8 cm,T=0.02 s,由公式v=得v==0.6 m/s,v′==0.4 m/s。 答案:0.6 0.4 6.如圖所示,在實驗室用兩端帶豎直擋板C、D的氣墊導軌和帶固定擋板的質量都是M的滑塊A、B,做探究碰撞中不變量的實驗: (1)把兩滑塊A和B緊貼在一起,在A上放質量為m的砝碼,置于導軌上,用電動卡銷卡住A和B,在A和B的固定擋板間放一彈

5、簧,使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)。 (2)按下電鈕使電動卡銷放開,同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器,當A和B與擋板C和D碰撞同時,電子計時器自動停表,記下A運動至C的時間t1,B運動至D的時間t2。 (3)重復幾次取t1、t2的平均值。 請回答以下幾個問題: ①在調整氣墊導軌時應注意_________________________________________________; ②應測量的數(shù)據(jù)還有_________________________________________________; ③作用前A、B兩滑塊的速度與質量乘積之和為______,作用后A、B兩

6、滑塊的速度與質量乘積之和為___________。 解析:①為了保證滑塊A、B作用后做勻速直線運動,必須使氣墊導軌水平,需要用水平儀加以調試。 ②要求出A、B兩滑塊在卡銷放開后的速度,需測出A至C的時間t1和B至D的時間t2,并且要測量出兩滑塊到擋板的運動距離L1和L2,再由公式v=求出其速度。 ③設向左為正方向,根據(jù)所測數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為vA=,vB=-。碰前兩滑塊靜止,v=0,速度與質量乘積之和為0;碰后兩滑塊的速度與質量乘積之和為(M+m)-M。 答案:①用水平儀測量并調試使得導軌水平 ②A至C的距離L1、B至D的距離L2 ③0 (M+m)-M 7.某同學把兩塊大小

7、不同的物體用細線連接,中間夾一被壓縮的彈簧,如圖所示,將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上,燒斷細線,觀察物體的運動情況,進行必要的測量,驗證物體間相互作用時的守恒量。 (1)該同學還必須有的器材是________、________。 (2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是__________________________________。 (3)用所得數(shù)據(jù)驗證守恒量的關系式為_________________________________________。 解析:兩物體彈開后各自做平拋運動,根據(jù)平拋運動知識可知兩物體在空中運動的時間相等。所需驗證的表達式為m1v1=m2v2,兩側都乘以時間t,有

8、m1v1t=m2v2t,即m1s1=m2s2。 答案:(1)刻度尺 天平 (2)兩物體的質量m1、m2 兩物體落地點分別到桌子兩側邊的水平距離s1、s2 (3)m1s1=m2s2 8.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s=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。擋光片通過光電門的時間分別為Δt1=0.32 s,Δt2=0.21 s,則兩滑塊的速度分別為v1′=________m/s,v2′=______m/s。

9、燒斷細線前m1v1+m2v2=______ kg·m/s,燒斷細線后m1v1′+m2v2′=________kg·m/s。可得到的結論是_______________________________________________。 解析:取向左方向為正,兩滑塊速度 v1′=≈0.094 m/s, v2′=-≈-0.143 m/s。 燒斷細線前兩滑塊靜止,所以:m1v1+m2v2=0 燒斷細線后m1v1′+m2v2′=(0.170×0.094-0.110×0.143) kg·m/s=2.5×10-4 kg·m/s,在實驗允許的誤差范圍內,m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。 答案:0.094?。?.143 0 2.5×10-4 在實驗允許的誤差范圍內,兩滑塊質量與各自速度的乘積矢量和為不變量 - 4 -

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