16-1实验：探究碰撞中的不变量

1、16-1实验：探究碰撞中的不变量基础夯实1.在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差（）a导轨安放不水平b.滑块上挡光板倾斜c.两滑块质量不相等d.两滑块碰后连在一起答案：ab 解析：选项a中，导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响,从而产生实验误差；选项b中，挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于 挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等；两滑 块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大，并不影响碰撞中的 守恒量。综上所述，答案为a. b。2.如图但）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车,甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲力时，随 即

2、启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图（b）所示，电源频率为50hz,则碰撞前甲车速度大小为m/s,碰撞后的共同速度大小为m/so(a)(b)答案：0.6 0.43（江苏东台中学高二检测）在探究碰撞中的不变量实验中,某同学采用如图所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂 于同一点，让b球静止，拉起a球，由静止释放后使它们相碰，碰 后粘在一起。实验过程中除了要测量a球被拉起的角度 1，及它们碰后摆起的最大角度乞之外，还需测量（写出物理量的名称 和符号）才能验证碰撞中的守恒量。用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足

3、的关系是答案:两球质量加a、cos = (ma+m cos/?24. （2012海岳中学高二期末）“探究碰撞中的不变量”的实验中,入射小球/wi = 15g,原来静止的被碰小球/n2=10g,由实验测得它们在碰撞前后的x-t图象如图，可知入射小球碰撞后的1是，入射小球碰撞前的加1“是,被碰撞后的加2” 2是o由此得出结论o答案：0.007 5kg*m/s 0.015 kg-m/s0 007 5 kg-m/s碰撞中mv的矢量和是守恒量5水平光滑桌面上有a、b两个小车，质量分别是0.6kg和0.2kg,a车的车尾拉着纸带，a车以某一速度与静止的b车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动。碰撞前后打点计

4、时器打下的纸带如图所示，根据这些数据，请猜想：把两小车加在起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的?5.8cm6.6cm碰撞前后纸带上打下的点迹答案:碰撞前后nw是相等的。解析：由纸带可以看出，a、b两个小车碰前和碰后都是向右运 动，且碰撞时发生在从右边数第5个点时，4车碰前碰后都看成匀速 运动，右边4个间隔距离为6.6cm,雨 t= 4x0.02s = 0.08s,=cm/s = 82>5cm/s = 0825m/sa 物体的 mava = 0.6kg x 0.825m/s = 0.495kg*m/s碰后a与一起运动的速度=58cm0.02 x 5s=0<58m/s则(ma +

5、 mb)vab = (0.6 + 0.2)kg x 0.58m/s = 0.464kg-m/s故在误差范围内，加。在碰撞前后是相等的。6.光滑桌面上有1、2两个小球，1球的质量为0.3kg,以速度 8m/s跟质量0.1kg的静止的2球发生碰撞，碰撞后2球的速度变为 9m/s,l球的速度变为5m/s,方向与原来相同。根据这些实验数据， 晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。(1) 碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了 2球？ 经计算，2球增加的速度是9m/s,l球减小的速度是3m/s,因此，这 种猜想不成立。(2) 碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了 2球？ 经计算，2球增

6、加的动能是4.05j,l球减少的动能是5.85j,这种猜想 也不成立。(3) 请你根据实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中2 球增加的这个量与1球所减小的这个量相等？答案：在这次碰撞中2球增加的zno与1球减小的mv相等。 解析：由题意，1、2两个小球碰前的总恥是只有1球有：mivi=0.3 kg x 8m/s = 2.4kg*m/s碰撞后两球的mv之和为+ f = 0.3kg x 5m/s + 0.1kg x 9m/s=1.5kg*m/s + 0.9kg *m/s = 2.4kg-m/s由以上计算可以看出，在碰撞过程中，加。这个量保持不变。能力提升1.如图所示为气垫导轨上两个滑块a、

7、b相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为lohzo开始时两个滑块静止，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4、b的质量分别为200g> 300g,根据片记录的信息，a、b离开弹簧后，a滑块做运动，其速度大小为m/s,本实验中得到的结论是10 9lllllllllllllllllllll7654hiiiliiidiiiiliiiihiiihiidiiiihiiiliiii iiiiliiiihiiihiiihicmb4困向左囱宜答案：匀速0.09碰撞前后滑块a. b的质量与速度乘积之和 为不变量解析：碰撞前：5 = 0,如=0,

8、所以有mava + mbvb = 0碰撞后：vf a = 0.09m/s, vf b = 0.06m/s规定向右为正方向:mavf ambvr b = 0.2x(-0.09)+ 0.3x0.06=0则由以上计算可知：mavambvb = mavr ambvr bo2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, 观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的守 恒量。该同学还必须有的器材是（2）需直接测量的数据是 （3）若nw为所探究的守恒量，需要验算的表达式如何表示?答案：（1）刻度尺 天平（2）两物体的质量加

9、1、加2和两木块落地 点分别到桌子两侧边的水平距离叶、s2 （3）mls1=m2s23. （永安高二检测妆口图所示“为探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图。o m pn（1）因为下落高度相同的平抛小球（不计空气阻力）的飞行时间相同，所以我们在实验中可以用作为时间单位。（2）本实验中，实验必须要求的条件是（a. 斜槽轨道必须是光滑的b. 斜槽轨道末端点的切线是水平的c. 入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放d. 入射球与被碰球满足ma>mh9 ra=rh图中m、p、n分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置,则实验中要验证的关系是（）a mon=ma0p-mb0mb ma*0p=in

10、a90n-mh90mc. ma=ma90m+mb*0nd m（om=mop-mon 答案：平抛时间(2)b、c、d (3)c解析:(1)在此实验装置中两球的飞行时间相同，实验中可用平抛时间作为时间单位，从而变比较速度大小为比较水平位移的大小。(2)选b、g de此实验要求两小球平抛。所以应使斜槽末端点的切线是水平的，b对。要求碰撞时入射小球的速度不变，应使入射 小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放即可，c对，a错。为使 入射小球不返回且碰撞时为对心正碰，应使伽且ra = rh, d对。选c。实验中要验证mavx = mavx' + mhvr 取平抛时间为时间单位，则变为=即 mqp

11、= maom + mhon.4. (2012-临沂模拟)某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过 程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做 匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体,而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示。在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。长木板小车橡皮胪小车打点计时器纸带v77/7777777777777777777777777777777777777777z7777777777777777777777777777777小木片(1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，a为运动起始的第一点，则应选段计算小车甲的碰前速度，应选段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两格填“ab”、ubc “czt或abcde* 8.40cm 中 10.50cm9.08cm6.95cm(2)已测得小车甲的质量m甲=040kg,小车乙的质量m乙=0.20kg 9由以上测量结果可得:碰刖m甲e甲+加乙e乙=kg-m/s； 碰后加甲e甲' +加乙。乙' =kg-m/so(3)通过计算得出的结论是什么時答案：(1)bc de (2)0.42 0.417(3) 在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的咖之和是相等的。解析：观察打点计时器打出的纸