2019年高中物理 第十六章 運(yùn)量守恒定律 第1節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量演練知能優(yōu)化 新人教版選修3-5.doc

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2019年高中物理 第十六章 運(yùn)量守恒定律 第1節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量演練知能優(yōu)化 新人教版選修3-5 1．(多選)在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差(　　) A．導(dǎo)軌安放不水平 B．小車上擋光板傾斜 C．兩小車質(zhì)量不相等 D．兩小車碰后連在一起 解析：選AB.選項(xiàng)A中，導(dǎo)軌不水平，小車速度將受重力的影響，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差；選項(xiàng)B中，擋光板傾斜會(huì)導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過(guò)的位移，使計(jì)算速度出現(xiàn)誤差，所以答案應(yīng)為A、B. 2．(多選)在做利用懸線懸掛等大的小球探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．懸掛兩球的細(xì)線長(zhǎng)度要適當(dāng)且等長(zhǎng) B．由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰前的速度 C．兩小球必須都是剛性球且質(zhì)量相同 D．兩小球碰后可以粘合在一起共同運(yùn)動(dòng) 解析：選ABD.兩線等長(zhǎng)能保證兩球正碰，也就是對(duì)心碰撞，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，所以A正確．由于計(jì)算碰撞前速度時(shí)用到了mgh＝mv2－0，即初速度為0時(shí)碰前的速度為v＝，B正確．本實(shí)驗(yàn)中對(duì)小球的材質(zhì)性能無(wú)要求，C錯(cuò)誤．兩球正碰后，有各種運(yùn)動(dòng)情況，所以D正確． 3．(多選)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列哪些操作是正確的(　　) A．相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了改變兩車的質(zhì)量 B．相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起 C．先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車 D．先釋放拖動(dòng)紙帶的小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 解析：選BC.車的質(zhì)量可以用天平測(cè)量，沒(méi)有必要一個(gè)用撞針而另一個(gè)用橡皮泥配重．這樣做的目的是為了碰撞后兩車粘在一起有共同速度，選項(xiàng)B正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源，C項(xiàng)正確． 4．在利用平拋運(yùn)動(dòng)做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)讓斜槽末端的切線保持水平，這樣做的目的是(　　) A．入射球得到較大的速度 B．入射球與被碰球?qū)π呐鲎埠笏俣染鶠樗椒较? C．入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無(wú)損失 D．入射球與被碰球碰撞后均能從同一高度飛出 解析：選B.實(shí)驗(yàn)中小球能水平飛出是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，只有這樣才能使兩個(gè)小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等． 5．“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，入射小球質(zhì)量m1＝15 g，原來(lái)靜止的被碰小球質(zhì)量m2＝10 g，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得它們?cè)谂鲎睬昂蟮膞－t圖象如圖所示，由圖可知，入射小球碰撞前的m1v1是________，入射小球碰撞后的m1v′1是________，被碰小球碰撞后的m2v′2是________．由此得出結(jié)論 ________________________________________________________________________． 解析：由題圖可知碰撞前m1的速度大小 v1＝ m/s＝1 m/s 故碰撞前的m1v1＝0.0151 kgm/s＝0.015 kgm/s 碰撞后m1的速度大小v′1＝ m/s＝0.5 m/s m2的速度大小v′2＝ m/s＝0.75 m/s 故m1v′1＝0.0150.5 kgm/s＝0.007 5 kgm/s m2v′2＝0.010.75 kgm/s＝0.007 5 kgm/s 可知m1v1＝m1v′1＋m2v′2. 答案：0.015 kgm/s　0.007 5 kgm/s 0．007 5 kgm/s　碰撞中mv的矢量和是守恒的量 6．用如圖所示的裝置可以完成“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)． (1)若實(shí)驗(yàn)中選取的A、B兩球半徑相同，為了使A、B發(fā)生一維碰撞，應(yīng)使兩球懸線長(zhǎng)度________，懸點(diǎn)O1、O2之間的距離等于________． (2)若A、B兩球的半徑不相同，利用本裝置能否完成實(shí)驗(yàn)？如果你認(rèn)為能完成，請(qǐng)說(shuō)明如何調(diào)節(jié)？ 解析：(1)為了保證一維碰撞，碰撞點(diǎn)應(yīng)與兩球在同一條水平線上．故兩球懸線長(zhǎng)度相等，O1、O2之間的距離等于球的直徑． (2)如果兩球的半徑不相等，也可完成實(shí)驗(yàn)．調(diào)整裝置時(shí)，應(yīng)使O1、O2之間的距離等于兩球的半徑之和，兩球靜止時(shí)，球心在同一水平高度上． 答案：(1)相等　球的直徑　(2)見解析 7．把兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不等的金屬球用細(xì)線連接起來(lái)，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于摩擦可以忽略不計(jì)的水平桌面上，如圖所示，現(xiàn)燒斷細(xì)線，觀察兩球的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)行必要的測(cè)量，探究物體間發(fā)生相互作用時(shí)的不變量．測(cè)量過(guò)程中： (1)還必須添加的器材有 ________________________________________________________________________． (2)需直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是 ________________________________________________________________________． 解析：兩球被彈開后，分別以不同的速度離開桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，兩球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，均為t＝(h為桌面離地的高度)．根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由兩球落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離x＝vt，知兩物體水平速度之比等于它們的射程之比，即v1∶v2＝x1∶x2，因此本實(shí)驗(yàn)中只需測(cè)量x1、x2即可．測(cè)量x1、x2時(shí)需準(zhǔn)確記下兩球落地點(diǎn)的位置，故需要直尺、紙、復(fù)寫紙、圖釘、細(xì)線、鉛錘和木板等．若要探究m1x1＝m2x2或m1x＝m2x或＝是否成立，還需要用天平測(cè)量?jī)汕虻馁|(zhì)量m1、m2. 答案：(1)直尺、紙、復(fù)寫紙、圖釘、細(xì)線、鉛錘、木板、天平 (2)兩球的質(zhì)量m1、m2以及它們做平拋運(yùn)動(dòng)的射程x1、x2 8．(xx寧波高二檢測(cè))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(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車甲的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車甲使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)．然后與原來(lái)靜止在前方的小車乙相碰并粘合成一體，而后兩車?yán)^續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示．在小車甲后連著紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50 Hz，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，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距并標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選________段計(jì)算小車甲的碰前速度，應(yīng)選________段來(lái)計(jì)算小車甲和乙碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或“DE”)． (2)已測(cè)得小車甲的質(zhì)量m甲＝0.40 kg，小車乙的質(zhì)量m乙＝0.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前m甲v甲＋m乙v乙＝________kgm/s；碰后m甲v′甲＋m乙v′乙＝________kgm/s. (3)通過(guò)計(jì)算得出的結(jié)論是什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 解析：(1)觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，點(diǎn)跡均勻的階段BC應(yīng)為小車甲與乙碰前的階段，CD段點(diǎn)跡不均勻，故CD應(yīng)為碰撞階段，甲、乙碰撞后一起勻速直線運(yùn)動(dòng)，打出間距均勻的點(diǎn)，故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后共同的速度． (2)v甲＝＝1.05 m/s， v′＝＝0.695 m/s m甲v甲＋m乙v乙＝0.420 kgm/s 碰后m甲v′甲＋m乙v′乙＝(m甲＋m乙)v′ ＝0.600.695 kgm/s ＝0.417 kgm/s. (3)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． 答案：(1)BC　DE　(2)0.420　0.417　(3)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