第一节实验探究碰撞中的不变量限时训练

1、第一节 实验：探究碰撞中的不变量限时训练 赵春光 罗均班级_姓名_分数_1用如图所示装置来验证动量守恒定律，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，使悬线在A球释放前伸直，O点到A球球心的距离为L，且线与竖直线夹角为，A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角处，B球落到地面上，地面上铺有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。图中S是B球初始位置到B球平均落点的水平距离。（1）用题中所给的物理量表示碰撞后A球、B球的动量：PA/= ；PB/= 。（2）用题中所给的

2、物理量表示需要验证的动量守恒表达式： 2某同学把两块质量不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻质弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒。（1）两木块离开桌面之后做_运动。（2）该同学必须用_（填写实验器材）测量出两木块的_（填写物理量，并标明物理符号）；还要用_（填写实验器材）测量出两木块落地时的_（填写物理量，并标明物理符号）。（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是_。3某同学用图所示装置来验证动量守恒定律，实验时先让a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下痕迹，重复10次；然

3、后再把b球放在斜槽轨道末端的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次回答下列问题：（1）在安装实验器材时斜槽的末端应 。（2）小球a、b质量ma、mb的大小关系应满足ma mb，两球的半径应满足ra rb（选填“”、“”或“=”）。mamb（3）本实验中小球落地点的平均位置距O点的距离如图10所示，这时小球a、b两球碰后的平均落地点依次是图10中水平面上的 点和 点。（4）在本实验中结合图10，验证动量守恒的验证式是下列选项中的 。 A B C（5）经测定，ma=45.0g，mb=7.5g，请结合图分析：碰撞前、后ma的动量分别

4、为p1与p1，则p1p1= （保留分式）。有同学认为，在该实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的水平距离增大。请你用已知的数据，分析和计算出被碰小球mb平抛运动水平距离的最大值为 。4用如图所示的装置验证动量守恒定律。先将质量为m1的小球A从斜槽轨道上端无初速释放，经轨道末端水平抛出，经时间t落在水平地面上的P点然后在轨道末端放置质量为m2的小球B（两球形状相同，m1m2），将A球从同一位置无初速释放，与球B碰撞后，两球分别落在地面上的M点和N点。轨道末端的重锤线指向地面上的O点，测得，忽略小球的半径。求：与B球碰撞前瞬间A球的动量；A与B碰撞过程中，动量守恒的表

5、达式. 5某同学用如图甲所示装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，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。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的竖直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且在G、R、O所在的平面内，米尺的零点与O点对齐。（1）碰撞后B球的水平射程应取为_cm。（2）在以下选项中，本次实

6、验必须进行的测量是_。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测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离C测量A球与B球的质量D测量G点相对于水平槽面的高度（3）某同学用一把有50个小等分刻度的游标卡尺测量小球的直径，由于遮挡，只能看见游标尺的后半部分，如图所示，小球的直径D_mm。（4）常用的测量仪器还有螺旋测微器，若某次测量示数如图，则待测长度为_mm。6某同学用如图所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于O点，使小球1的球心到悬点O的距离为L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上将小球1从右方的A点（OA与竖直方向的夹角为）由静止释放，摆到最低点时恰与小球2发生正碰，

7、碰撞后，小球1继续向左运动到C位置（OC与竖直方向夹角为），小球2落到水平地面上，落点D到桌面边缘水平距离为s，已知重力加速度为g。（1）实验中已经测得上述物理量中的、L、s以及小球1的质量m1和、小球2的质量m2，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有_。（2）请用测得的物理量结合已知物理量分别表示碰撞前后小球1的动量：p1_，p1_；再用物理量表示碰撞前后小球2的动量：p2_，p2_。7某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验: 在小车A的前端粘有橡皮泥, 推动小车A使之做匀速运动, 然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体, 继续做匀速运动. 他设计的装置如

8、图 (a)所示. 在小车A后连着纸带, 电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz, 长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。（1）若已测得打点的纸带如图(b)所示, 并测得各计数点的间距(已标在图上). A为运动的起点, 则应选_段来计算A碰撞前的速度, 应选_段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)。 （2）已测得小车A的质量m10.4kg, 小车B的质量m20.2kg, 则碰前两小车的总动量大小为_kgm/s, 碰后两小车的总动量大小为_kgm/s。（计算结果保留三位有效数字）第一节参考答案1（1），（2）2（1）平抛运动（2）天平、两木块的质量和，、刻度尺、两

9、木块落地点到桌面边缘的水平距离（3）用所得数据验证动量守恒的关系是3（1）处于水平切线处（2） ；= （3）A；C（4）B（5）;4 5（1）64.8（64.065.0 cm均可）（2）ABC（3） 16.96 mm（4）6.125 mm（6.1236.127 mm均可）6（1）桌面高度h。（2）；0；7(1) BC DE (2) 0.420 0.417第一节参考答案1（1），（2）2（1）平抛运动（2）天平、两木块的质量和，、刻度尺、两木块落地点到桌面边缘的水平距离（3）用所得数据验证动量守恒的关系是3（1）处于水平切线处（2） ；= （3）A；C（4）B（5）;4 5（1）64.8（64.

10、065.0 cm均可）（2）ABC（3） 16.96 mm（4）6.125 mm（6.1236.127 mm均可）6（1）桌面高度h。（2）；0；7(1) BC DE (2) 0.420 0.417参考答案1（1），（2）【解析】：小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得：，则；小球A与小球B碰撞后继续运动，在A碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得：，解得，；碰前小球B静止，则；碰撞后B球做平抛运动，水平方向：竖直方向，解得，则碰后B球的动量；由动量守恒定律可知，实验需要验证的表达式为：；考点：验证动量守恒定律，2（1）平抛运动（2）天平、两木

11、块的质量和，、刻度尺、两木块落地点到桌面边缘的水平距离（3）用所得数据验证动量守恒的关系是【解析】（1）木块离开桌面后，速度为水平方向，所以做平抛运动。（2）（3）取木块1的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为，平抛运动的水平位移分别为，平抛运动的时间为需要验证的方程：，又，代入得到，故需要测量两木块的质量和，两木块落地点到桌面边缘的水平距离。所以需要的器材为刻度尺、天平考点：验证物体间相互作用时动量守恒3（1）处于水平切线处（2） ；= （3）A；C（4）B（5）;【解析】：（1）为了得到水平的初速度，斜槽的末端处于水平切线处（2）为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求，

12、在小球碰撞过程中水平方向动量守恒，故有，在碰撞过程中动能守恒，故有解得，要碰后a的速度，即，所以（3）是同时落地，碰撞后两小球做平抛运动，高度相同，所以运动时间相同，如果不同，则不能用水平位移代替碰撞后的速度，对实验结果有影响；a小球和b小球相撞后，b小球的速度增大，a小球的速度减小，所以碰撞后a球的落地点距离O点最近，b小球离O点最远，中间一个点是未放b球时a的落地点，所以相碰后，小球a、b的平均落点位置依次是图中A、C点；（4）B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度，碰撞后入射小球的速度,碰撞后被碰小球的速度,若则表明通过该实验验证

13、了两球碰撞过程中动量守恒，带入数据得：,B正确；（5）；发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，根据动量守恒定律：m1v1=m1v/1+m2v/2根据机械能守恒定律：由以上两式解得，因此最大射程为：考点：验证动量守恒定律实验4 【解析】：小球A从斜槽轨道上端无初速释放，经轨道末端水平抛出，经时间t落在水平地面上的P点则小球做平抛运动的初速度为所以A碰B球前瞬间的动量为小球离开轨道后做平抛运动，小球抛出点的高度相同，它们在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则：，两边同时乘以t，得：，则：；即考点：验证动量守恒定律5（1）64.8（64.065.0 cm均可）（2）ABC（3） 16.96

14、 mm（4）6.125 mm（6.1236.127 mm均可）【解析】：（1）本题利用了高度相同、小球运动时间相同，在比例式中，可以用位移代替速度，即变难测物理量为易测物理量，围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点xB64.8 cm（64.065.0 cm均可）（2）本实验应测出未放B球时，A球落点位置到O点的距离、A和B碰后A球和B球落点位置到O点的距离及A、B两球质量（3）设待测直径为l，由图知游标上第48格与主尺上64.00 mm重合，则l480.98=64.00，解得l=16.96 mm.（4）根据螺旋测微器读数规则，待测长度为6 mm0.0112.3 mm=6.123 mm考点：验证动量守恒定律实验6（1）桌面高度h。（2）；0；【解析】：（1）为了验证两球碰撞过程动量守恒，需要测量两小球的质量，小球1质量，小球2质量，小球1碰撞前后的速度可以根据机械能守恒定律测出，所以还需要测量OC与OB夹角，需要通过平抛运动测量出小球2碰后的速度，需要测量水平位移S和桌面的高度h（2）小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得：，解得则小球A与小球B碰撞后继续运动，在A碰后到达最左端过程中，机械能再次守恒，由机械能守恒定律得：，解得，则碰前小球B静止