人教版選修35 16.1 實驗：探究碰撞中的不變量 課時作業(yè).doc

1（多選）在“探究碰撞中的不變量”實驗中，對于最終的結論m1v1m2v2m1v1m2v2，下列說法正確的是 （ ）a僅限于一維碰撞b任何情況下m1v12m2v22m1v12m2v22也一定成立c式中的v1、v2、v1、v2都是速度的大小d式中的不變量是m1和m2組成的系統(tǒng)的質(zhì)量與速度乘積之和【答案】 ad【解析】這個實驗是在一維情況下設計的實驗，其他情況未做探究；系統(tǒng)的質(zhì)量與速度的乘積之和在碰撞前后為不變量是實驗的結論，其他探究的結論情況不成立，而速度是矢量，應考慮方向故選項a、d正確2（多選）有兩個小球a、b在水平桌面上發(fā)生碰撞,在滿足下列條件時能夠發(fā)生一維碰撞的是 （ ）a小球a靜止,另一個小球b經(jīng)過a球時剛好能擦到a球的邊緣b小球a靜止,另一個小球b沿著a、b兩球球心連線去碰a球c相碰時,相互作用力的方向沿著球心連線d相碰時,相互作用力的方向與兩球相碰之前的速度方向都在同一條直線上【答案】 bd3（多選）某同學用如圖所示裝置來探究碰撞中的不變量,讓質(zhì)量為m1的小球從斜槽某處由靜止開始滾下,與靜止在斜槽末端質(zhì)量為m2的小球發(fā)生碰撞。實驗中必須要求的條件是 （ ）a斜槽必須是光滑的b斜槽末端的切線必須水平cm1與m2的球心在碰撞瞬間必須在同一高度dm1每次必須從同一高度處滾下【答案】 bcd【解析】實驗中為保證小球做平拋運動,斜槽末端必須水平,要使兩球碰后均平拋,兩球球心必須在同一高度,要保證小球m1碰前速度不變,m1每次必須從同一高度滾下,斜槽沒必要保證光滑,故b、c、d正確。4（多選）在用兩個小球的碰撞來驗證碰撞中的不變量時，產(chǎn)生誤差的主要原因是 （ ）a碰撞前入射小球的速度方向、碰撞后入射小球的速度方向和碰撞后被碰小球的速度方向不是絕對沿水平方向b小球在空氣中飛行時受到空氣阻力c通過復寫紙描得的各點，不是理想的點，有一定的大小，從而帶來作圖上的誤差d測量長度時有誤差【答案】 acd5質(zhì)量分別為m1和m2的兩個物體碰撞前后的位移時間圖象如圖所示,由圖有以下說法:碰撞前兩物體質(zhì)量與速度的乘積相同;質(zhì)量m1等于質(zhì)量m2;碰撞后兩物體一起做勻速直線運動;碰撞前兩物體質(zhì)量與速度的乘積大小相等、方向相反。其中正確的是 （ ）a bc d【答案】 c【解析】由題圖可知,m1和m2碰前都做勻速直線運動,但運動方向相反,碰后兩物體位置不變,即處于靜止,所以碰后速度都為零,故錯誤,正確;又由圖線夾角均為,故碰前速度大小相等,可得m1等于m2,也正確。6在探究碰撞中的不變量時,采用如圖所示的實驗裝置,儀器按要求安裝好后開始實驗,第一次不放被碰小球,第二次把被碰小球直接靜止放在斜槽末端的水平部分,在白紙上記錄重錘位置和各小球落點的平均位置依次為o、a、b、c,則下列說法中正確的是 （ ）a第一、二次入射小球的落點依次是a、bb第一、二次入射小球的落點依次是c、bc第二次入射小球和被碰小球?qū)⑼瑫r落地d第二次入射小球和被碰小球不會同時落地【答案】 d【解析】最遠的c點一定是被碰小球的落點,碰后入射小球的速度將減小,因此a、b均錯誤;由于被碰小球是放在斜槽末端的,因此被碰小球飛出后入射小球才可能從斜槽末端飛出,兩小球不可能同時落地,c錯,d對。7某實驗小組在“實驗：探究碰撞中的不變量”的實驗中，采用如圖所示裝置通過半徑相同的a、b兩球的碰撞來進行探究。圖中pq是斜槽，qr為水平槽。實驗時先使a球從斜槽上某一固定位置g由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復上述操作10次，得到10個落點痕跡。再把b球放在水平槽上靠近末端的地方，讓a球仍從位置g自靜止開始滾下，和b球碰撞后，a、b球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復這種操作10次。圖中的o點是水平槽末端r在記錄紙上的垂直投影點。b球落點痕跡如圖所示，其中米尺水平放置，且平行于g、r、o所在平面，米尺的零點與o點對齊。（1）碰撞后b球的水平射程應取為 cm。（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進行的測 量？ （填選項號） （ ）a、水平槽上未放b球時，測量a球落點位置到o點的距離；b、a球與b球碰撞后，測量a球落點位置到o點的距離；c、測量a球或b球的直徑；d、測量a球或b球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）；e、測量g點相對水平槽面的高度?！敬鸢浮?（1）63.864.2（2）abd考點：“實驗：探究碰撞中的不變量”的實驗。學 8某同學設計一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車 a 的前端粘有橡皮泥， 推動小車 a使之做勻速運動，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)做勻速運動.他設計的具體裝置如圖所示.在小車a后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50h 長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打點紙帶如圖并測得各相鄰計數(shù)點間距標在圖上。a為運動起始的第一點.則應選_段來計算 a的碰前速度.應選_段來計算 a 和 b碰后的共同速度.(以上兩格填“ab”或 “bc”或“cd”或“de”).(2)已測得小車 a 的質(zhì)量 m1=0.4 g，小車 b的質(zhì)量m2=0.2 g.由以上測量結果可得：碰前總動量=_ gm/s；碰后總動量=_ gm/s。（結果保留三位有效數(shù)字）【答案】 （1）bc、de（2）0.420、0.417【解析】（1）a與b碰后粘在一起，速度減小，相等時間內(nèi)的間隔減小，可知通過bc段來計算a的碰前速度，通過de段計算a和b碰后的共同速度考點：驗證動量守恒定律的實驗9某同學設計了一個用打點計時器“探究碰撞中的不變量”的實驗：在小車a前端裝有橡皮泥，推動小車a使之勻速運動，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)做勻速運動。他設計的裝置如下圖所示，在小車a的后面連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50h 。木板的一端下邊墊著小木片用以 。在實驗中，需要的測量工具有 （ ）a、彈簧測力計 b、毫米刻度尺 c、天平 d、螺旋測微器已測得小車a(包括橡皮泥)的質(zhì)量為m1=0.310 g，小車b(包括撞針)的質(zhì)量為m2=0.205 g，由以上測量可得：（結果保留三位有效數(shù)字）碰前兩車質(zhì)量與速度乘積之和為 gm/s碰后兩車質(zhì)量與速度乘積之和為 gm/s結論： 。【答案】 平衡摩擦力bc0.620, 0.618在實驗誤差范圍內(nèi)，輛小車的質(zhì)量和速度的乘積（mv）在碰撞中總量保持不變考點：驗證動量守恒。10某同學用如圖所示裝置驗證動量守恒定律，用輕質(zhì)細線將小球1懸掛于o點，使小球1的球心到懸點o的距離為l，被碰小球2放在光滑的水平桌面上。將小球1從右方的a點（oa與豎直方向的夾角為）由靜止釋放，擺到最低點時恰與小球2發(fā)生正碰，碰撞后，小球1繼續(xù)向左運動到c位置，小球2落到水平地面上到桌面邊緣水平距離為x的d點。（1）實驗中已經(jīng)測得上述物理量中的、l、x，為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，還應該測量的物理量有 （要求填寫所測物理量的名稱及符號）。（2）請用測得的物理量結合已知物理量來表示碰撞前后小球1、小球2的動量: p1= ；p1= ；p2= ；p2= ?！敬鸢浮?1）小球1的質(zhì)量m1，小球2的質(zhì)量m2，桌面高度h，oc與ob間的夾角 （2），0，考點：驗證動量守恒定律【名師點睛】本題解題的關鍵是要明確兩小球的運動過程以及過程中機械能何時守恒，動量何時守恒：a球下擺過程機械能守恒，根據(jù)守恒定律列式求最低點速度；球a上擺過程機械能再次守恒，可求解碰撞后速度；碰撞后小球b做平拋運動，根據(jù)平拋運動的分位移公式求解碰撞后b球的速度，然后驗證動量是否守恒即可。11某同學把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的彈簧，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動量守恒（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)驗證動量守恒的關系式是 【答案】 （1）刻度尺、天平（2）兩物體的質(zhì)量m1，m2和兩木塊落地點分別到桌子兩側邊的水平距離sl、s2（3）m1s1=m2s2【解析】解：取小球1的初速度方向為正方向，兩小球質(zhì)量和平拋初速度分別為m1、m2，v1、v2，平拋運動的水平位移分別為s1、s2，平拋運動的時間為t需要驗證的方程：0=m1v1m2v2【點評】本題是運用等效思維方法，平拋時間相等，用水平位移代替初速度，這樣將不便驗證的方程變成容易驗證學 12如圖甲所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。（1）實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量_（填選項前的符號），間接地解決這個問題。 （ ）a小球開始釋放高度hb小球拋出點距地面的高度hc小球做平拋運動的射程（2）圖甲中o點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上s位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置p，測量平拋射程op。然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上s位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復，接下來要完成的必要步驟是_（填選項前的符號） （ ）a用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2b測量小球m1開始釋放高度hc測量拋出點距地面的高度hd分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置m、ne測量平拋射程om，on（3）若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為_（用（2）中測量的量表示）。（4）經(jīng)測定，m1=45.0 g，m2=7.5 g，小球落地點的平均位置距o點的距離如圖乙所示。碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1，則p1:p1=_:11；若碰撞結束時m2的動量為p2，則p1:p2=11:_。實驗結果說明，碰撞前、后總動量的比值為_。【答案】 （1）c；（2）ade；（3）m1op=m1om+m2on或者【m1（opom）=m2on】；（4）14；2.9；11.01。考點：動量守恒定律的實驗。視頻13（1）利用氣墊導軌通過閃光照相進行“探究碰撞中的不變量”這一實驗。實驗要求研究兩滑塊碰撞時動能損失很小和很大等各種情況，若要求碰撞時動能損失最大應選下圖中的_（填“甲”或“乙”）、若要求碰撞動能損失最小則應選下圖中的_。（填“甲”或“乙”）（甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，已圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥）（2）某次實驗時碰撞前b滑塊靜止，a滑塊勻速向b滑塊運動并發(fā)生碰撞，利用閃光照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的閃光照片如下圖所示已知相鄰兩次閃光的時間間隔為t，在這4次閃光的過程中，a、b兩滑塊均在080cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時，滑塊a恰好位于x=10cm處若a、b兩滑塊的碰撞時間及閃光持續(xù)的時間極短，均可忽略不計，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的_時刻，a、b兩滑塊質(zhì)量比_ ?！敬鸢浮?（1）乙 ；甲 （2）2.5t ；2:3考點：探究碰撞中的不變量.14a、b兩滑塊在同一光滑的水平直導軌上相向運動發(fā)生碰撞（碰撞時間極短）用閃光照相，閃光4次攝得的閃光照片如圖所示已知閃光的時間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時間極短，在這4次閃光的瞬間，a、b兩滑塊均在080 cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時，滑塊a恰好通過x55 cm處，滑塊b恰好通過x70 cm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時間？（3）設兩滑塊的質(zhì)量之比為mamb23，試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是否相等？【答案】 （1）60 cm （2） （3）碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和相等【解析】（1）據(jù)題意分析知：碰撞發(fā)生在第1、2兩次閃光時刻之間，碰后b靜止，故碰撞發(fā)生在x60 cm處（2）碰撞后a向左做勻速運動，設其速度為va，則vat20從發(fā)生碰撞后到第二次閃光時a向左運動10 cm，設時間為t，則vat10設第一次閃光到發(fā)生碰撞時間為t，則ttt，由以上各式得t（3）取向右為正方向碰撞前：a的速度va，b的速度為vb，質(zhì)量與速度的乘積之和為mavambvbmambma碰撞后：a的速度為va，b的速度為vb0，質(zhì)量與速度的乘積之和為mavambvbma0ma由此可得碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和相等15某同學把兩個大小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，探究物體間相互作用時的不變量（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）根據(jù)課堂探究的不變量，本實驗中表示碰撞前后不變量的表達式應為_【答案】 （1）刻度尺、天平（2）兩物體的質(zhì)量m1、m2和兩物體落地點分別到桌子兩側邊緣的水平距離s1、s2（3）m1s1m2s216某同學利用氣墊導軌上滑塊間的碰撞來尋找物體相互作用過程中的“不變量”，實驗裝置如圖所示，實驗過程如下（“、”表示速度方向）：實驗1 使m1m2025 g，讓運動的m1碰靜止的m2，碰后兩個滑塊分開數(shù)據(jù)如表1表1碰前碰后滑塊m1滑塊m2滑塊m1滑塊m2速度v/（ms1）0110000108根據(jù)這個實驗可推知，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)：（1）碰前物體的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的速度；（2）碰前物體的動能_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的動能；（3）碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv實驗2 使m1m2025 g，讓運動的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2一起運動數(shù)據(jù)如表2表2碰前碰后滑塊m1滑塊m2滑塊m1滑塊m2速度v/（ms1）0140000690069根據(jù)這個實驗可推知（1）碰前物體的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物體速度的矢量和；（2）碰前物體的動能_（填“等于”或“不等于”）碰后物體動能的和；（3）碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和實驗3 使2m1m205 g，讓運動的m1碰靜止的m2，碰后m1、m2分開數(shù)據(jù)如表3表3碰前碰后滑塊m1滑塊m2滑塊m1滑塊m2速度v/（ms1）0120000240070根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可推知，在誤差允許范圍內(nèi)：（1）碰前物體的速度_（填“等于”或“不等于”）碰后物體速度的矢量和；（2）碰前物體的動能_（填“等于”或“不等于”）碰后物體動能的和；（3）碰前物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv_（填“等于”或“不等于”）碰后物體的質(zhì)量m與速度v的乘積mv的矢量和還進行了其他情景的實驗，最終在實驗中發(fā)現(xiàn)的“不變量”是_（4）在“探究碰撞中的不變量”實驗中，關于實驗結論的說明，正確的是_ （ ）a只需找到一種情景的“不變量”即可，結論對其他情景也同樣適用b只找到一種情景的“不變量”還不夠，其他情景未必適用c實驗中要尋找的“不變量”必須在各種碰撞情況下都不改變d進行有限次實驗找到的“不變量”，具有偶然性，結論還需要檢驗【答案】 （1）等于 等于 等于（2）等于 不等于 等于（3）不等于 不等于 等于 質(zhì)