2024-2025學(xué)年高中物理第十六章動(dòng)量守恒定律第一節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量課堂達(dá)標(biāo)含解析新人教版選修3-5

PAGE3-第一節(jié)試驗(yàn)：探究碰撞中的不變量1．(2024·山東省高密一中高二下學(xué)期檢測)氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)能夠通過噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消退掉摩擦力的影響，因此成為重要的試驗(yàn)器材，氣墊導(dǎo)軌和光電門、數(shù)字毫秒計(jì)協(xié)作運(yùn)用能完成很多試驗(yàn)?，F(xiàn)供應(yīng)以下試驗(yàn)器材：(名稱、圖像、編號(hào)如圖所示)利用以上試驗(yàn)器材還可以完成“探究一維碰撞中的守恒量”的試驗(yàn)。為完成此試驗(yàn)，某同學(xué)將試驗(yàn)原理設(shè)定為：m1v0＝(m1＋m2)v(1)針對(duì)此原理，我們應(yīng)選擇的器材編號(hào)為：__ABC__。(2)在我們所選的器材中：__B__器材對(duì)應(yīng)原理中的m1(填寫器材編號(hào))。解析：該試驗(yàn)的原理為m1v0＝(m1＋m2)v，兩個(gè)物體最終粘在一起，一起運(yùn)動(dòng)，通過光電門可以測量速度的大小，所以應(yīng)選擇的器材為A、B、C。因?yàn)閙1應(yīng)當(dāng)是先運(yùn)動(dòng)的滑塊，不是靜止的滑塊，所以對(duì)應(yīng)的器材是B。2．(2024·山東省昌樂二中高二下學(xué)期檢測)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中的不變量的試驗(yàn)：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑的長木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車A的后面。讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖1，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥把兩小車粘合成一體。他在安裝好試驗(yàn)裝置后，先接通電源然后輕推小車A，使A獲得肯定的速度，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，已知電源頻率為50Hz。(1)試驗(yàn)中打出的紙帶如圖2所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，則應(yīng)選__BC__段計(jì)算A的碰前速度；應(yīng)選__DE__段計(jì)算A和B碰后的共同速度(選填：“BC”“CD”或“DE”)。(2)已測得小車A的質(zhì)量m1＝0.20kg，小車B的質(zhì)量m2＝0.10kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前m1v1＝__0.21__kg·m/s；碰后(m1＋m2)v2＝__0.20__kg·m/s。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(3)由以上試驗(yàn)結(jié)果，可知在誤差允許的范圍內(nèi)，AB碰撞過程中__質(zhì)量m與速度v的乘積之和__不變。解析：(1)A與B碰后粘在一起，速度減小，相等時(shí)間內(nèi)的間隔減小，可知通過BC段來計(jì)算A的碰前速度，通過DE段計(jì)算A和B碰后的共同速度。(2)A碰前的速度：v1＝eq\f(\x\to(BC),t)＝eq\f(0.105,0.1)m/s＝1.05m/s碰后共同速度：v2＝eq\f(\x\to(DE),t)＝eq\f(0.068,0.1)m/s＝0.68m/s碰前：m1v1＝0.2×1.05kg·m/s＝0.21kg·m/s碰后：(m1＋m2)v2＝0.3×0.68kg·m/s＝0.20kg·m/s可知在誤差允許范圍內(nèi)，AB碰撞過程中，質(zhì)量m與速度v的乘積之和保持不變。3．(2024·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高二下學(xué)期檢測)在探究碰撞中的不變量試驗(yàn)中，利用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌通過閃光照相進(jìn)行這一試驗(yàn)。某次試驗(yàn)時(shí)碰撞前B滑塊靜止，A滑塊勻速向B滑塊運(yùn)動(dòng)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圖所示。已知相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔為T，在這4次閃光的過程中，A、B兩滑塊均在0～80cm范圍內(nèi)，且第1次閃光時(shí)，滑塊A恰好位于x＝10cm處。若A、B兩滑塊的碰撞時(shí)間及閃光持續(xù)的時(shí)間極短，均可忽視不計(jì)，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的__2.5T__時(shí)刻，假如碰撞前后質(zhì)量與速度乘積之和保持不變，則A、B兩滑塊質(zhì)量之比mA∶mB＝__2∶3__。解析：由題圖可知，前三次曝光的時(shí)間間隔內(nèi)物塊A的位移相同，兩物塊不行能相碰，又由于物塊B起先時(shí)靜止，而碰后物塊B肯定向右運(yùn)動(dòng)，因物塊B靜止在60cm的位置，所以兩物塊碰撞肯定發(fā)生在2eq\f(1,2)T末，設(shè)碰前物塊A的速度大小為v，則碰后物塊A的速度大小為eq\f(v,2)，由題圖可知碰后B的速度大小為v，假設(shè)取向右的方向?yàn)檎瑒t碰前的質(zhì)量與速度乘積的和為mAv，碰后的質(zhì)量與速度乘積的和為－mAeq\f(v,2)＋mBv，因?yàn)榕鲎睬昂筚|(zhì)量與速度乘積的和保持不變，則整理可得mA∶mB＝2∶3。4．(2024·福建省“永安一中、德化一中、漳平一中”三校協(xié)作高二下學(xué)期聯(lián)考)某同學(xué)在做“探究碰撞中的不變量”試驗(yàn)中，所用裝置如圖所示。(1)下面是本試驗(yàn)部分測量儀器或工具，須要的是__BC__。A．秒表 B．天平C．刻度尺 D．彈簧秤(2)為了完成本試驗(yàn)，下列必須要求的試驗(yàn)條件是__AC__。A．斜槽軌道末端的切線必需水平B．入射球和被碰球的質(zhì)量必需相等C．入射球和被碰球大小必需相同D．入射球每次不必從軌道的同一位置由靜止?jié)L下(3)某次試驗(yàn)中得出的落點(diǎn)狀況如圖所示，假設(shè)碰撞過程中質(zhì)量與速度的乘積mv守恒，則入射小球質(zhì)量m1和被碰小球質(zhì)量m2之比為__4∶1__。解析：(1)本試驗(yàn)須要天平稱量物體的質(zhì)量，須要刻度尺測量長度，故選BC。(2)要保證碰撞后兩個(gè)球做平拋運(yùn)動(dòng)，故斜槽軌道末端的切線必需水平，故A正確；入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即m1＞m2，防止碰后m1被反彈，故B錯(cuò)誤；為保證兩球正碰，則兩球大小必需相等，選項(xiàng)C正確；為保證碰撞的初速度相同，入射球每次必需從軌道的同一位置由靜止?jié)L下，故D錯(cuò)誤；故選AC。