高中物理第十六章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量课后集训新人教选修.docx

1 实验：探究碰撞中的不变量课后集训基础达标1.如图16-1-3所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz.开始两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动.已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g.根据照片记录的信息，释放弹簧，A、B离开弹簧后，A滑块做_运动，其速度大小为_.本实验得出“在实验误差范围内，两木块组成的系统速度与质量乘积mv守恒”这一结论的依据是_.图16-1-3解析：碰撞后，间隔相等时间A滑块移动的距离相等，所以A做匀速直线运动.由题图中可以直接读出每次移动的距离为0.9 cm，所以其速度大小为vA=9 cm/s.B滑块也做匀速直线运动，由图中读出其每次移动的距离为0.6 cm，速度大小为vB=6 cm/s，方向与vA相反，所以有mAvA=mBvB，碰撞前后总mv均为零.答案：匀速直线 9 cm/s 碰撞前后总mv均为零2.用运动小球(入射球)碰撞静止的小球(被碰小球)，可探究碰撞中的守恒量.称得入射球与被碰球的质量分别为m1=30 g，m2=20 g，由实验得出它们的水平位移时间图象为如图16-1-4所示的、，则由图可知，入射小球在碰前的mv是_kgm/s，入射小球在碰后的mv_kgm/s，被碰小球的mv是_kgm/s.由此可以得出结论：_.图16-1-4解析：碰撞前入射小球的速度为v1=1 m/s，所以m1v1=0.03 kgm/s，碰撞后入射小球的速度为v1=0.5 m/s，所以m1v1=0.015 kgm/s，被碰小球的速度为v2=0.75 m/s，所以m2v2=0.015 kgm/s,由此可得：m1v1=m1v1+m2v2.答案：0.03 0.015 0.015 碰撞过程中系统mv守恒3.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻质弹簧，如图16-1-5所示.将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时mv守恒.图16-1-5(1)该同学还必须有的器材是_.(2)需要直接测量的数据是_.(3)用所得数据验证mv守恒的关系式是_.解析：在探究碰撞中的mv守恒时，需要测量物体的质量，因此需要天平，另外还要计算物体的速度，由知，需要测量木块的水平距离，要用到刻度尺.两木块脱离桌面后做平抛运动，平抛高度相同，所以所用时间相等，由，可得mx1=mx2.答案：(1)刻度尺，天平(2)两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边缘的水平距离x1、x2(3)mx1=mx24.在“探究碰撞中的守恒量”的实验中，也可以探究“mv2”这个量(对应于动能)的变化情况.(1)若采用弓形弹片弹开滑块的方案,如图16-1-6甲所示，弹开后的mv2的总量_弹开前mv2的总量,这是因为_.图16-1-6(2)若采用图16-1-6中乙图的方案，碰撞前mv2的总量_碰后mv2的总量，说明弹性碰撞中_守恒.(3)若采用图16-1-6中丙图的方案，碰撞前mv2的总量_碰后mv2的总量,说明非弹性碰撞中存在_损失.答案：(1)大于 弹片的弹性势能转化为滑块的动能 (2)等于 机械能 (3)大于 机械能5.A、B两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短).用闪光照相，闪光4次摄得的闪光照片如图16-1-7所示.已知闪光的时间间隔为t，而闪光本身持续时间极短.在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在080 cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55 cm处，滑块B恰好通过x=70 cm处.问：图16-1-7(1)碰撞发生在何处?(2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间?解析：(1)照相机闪光4次，而B滑块却只有两张照片，说明碰撞后，B静止，A被反弹，所以碰撞发生在x=60 cm处.(2)碰撞后A做匀速直线运动，在闪光的时间间隔内运动的距离应为20 cm，而刚反弹后到下一次闪光却只有10 cm，说明碰撞发生在第一次碰撞后时间.答案：(1)x=60 cm处 (2)综合运用6.用如图16-1-8所示装置验证碰撞中的守恒量，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线的夹角为.A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点.图16-1-8(1)图中s应是小球初始位置到_的水平距离.(2)为了验证两球碰撞过程中守恒的量，应测得_等物理量.(3)用测得的物理量表示碰撞前后A球、B球的mv：mvA=_，mvA=_，mvB=_，mvB=_.答案：(1)落点(2)mA、mB、H、s、L(3) 0 拓展探究7.某同学用图16-1-9所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证mv的矢量和在碰撞中是守恒的.图中PQ是斜槽，QR是水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图16-1-9中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图16-1-10所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐. 图16-1-9 图16-1-10(1)碰撞后B球的水平射程应取为_cm.(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答_ (填选项号).A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后，测量A、B球落点位置到O点的距离C.测量A球和B球的质量(或两球质量之比)D.测量G点相对于水平槽面的高度解析：(1)测量前应先用一个尽可能小的圆将B球的落点痕迹圈起来，则O点到圆心的距离就是B球的水平射程，其大小约为64.