高中物理 第十六章 動量守恒定律 1 實驗：探究碰撞中的不變量課堂演練 新人教版選修35

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1、 1 實驗：探究碰撞中的不變量 1．如圖甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車上系有一穿過打點計時器的紙帶，當甲車獲得水平向右的速度時，隨即啟動打點計時器，甲車運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車的運動情況，如圖乙所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車速度大小為________m/s，碰撞后的共同速度大小為________m/s.已測得甲小車的質量m1＝0.20 kg，乙小車的質量m2＝0.10 kg，由以上測量結果可得：碰前總動量為________kgm/s；碰后總動量為__________kgm/s. 圖甲

2、 圖乙 解析：碰撞前Δx＝1.2 cm，碰撞后Δx′＝0.8 cm，T＝0.02 s，由v＝得碰前v甲＝＝0.6 m/s；碰后v＝＝0.4 m/s.碰前總動量p1＝m1v1＝0.20.6 kgm/s＝0.12 kgm/s碰后的總動量：p2＝(m1＋m2)v2＝0.30.4 kgm/s＝0.12 kgm/s. 答案：0.6　0.4　0.12　0.12 2．(1)利用氣墊導軌通過頻閃照相進行“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___

3、_____(填“甲”或“乙”)(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈，乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥)． 圖甲　　圖乙 (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，利用頻閃照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的照片如圖丙所示．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0～80 cm 范圍內，且第1次閃光時，滑塊A恰好位于x＝10 cm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兩滑塊質量比mA∶mB＝__________． 圖丙 解析：(1)若要求碰撞時動

4、能損失最大，則需兩物體碰撞后結合在一起，故應選圖中的乙；若要求碰撞動能損失最小則應使兩物體發(fā)生完全彈性碰撞，即選圖中的甲；(2)由圖可知，第1次閃光時，滑塊A恰好位于x＝10 cm處；第二次A在x＝30 cm處；第三次A在x＝50 cm處；碰撞在x＝60 cm處，從第三次閃光到碰撞的時間為，則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的2.5T時刻；若設碰前A的速度為v，則碰后A的速度為－，B的速度為v，根據動量守恒定律可得：mAv＝－mA＋mBv，解得：＝. 答案：(1)乙 　甲　(2)2.5T　2∶3 3．如圖所示為氣墊導軌上兩個滑塊A、B相互作用后運動過程的頻閃照片，頻閃的頻率為10 Hz.開始時兩

5、個滑塊靜止，它們之間有一根被壓縮的輕彈簧，滑塊用細繩連接，細繩燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動．已知滑塊A、B的質量分別為200 g、300 g，根據照片記錄的信息，細繩燒斷后，A滑塊做________運動，其速度大小為________m/s，本實驗得出的結論是___________________________． 解析：由題圖可知，細繩燒斷后A、B均做勻速直線運動，開始時：vA＝0，vB＝0，A、B被彈開后，v′A＝0.09 m/s， v′B＝0.06 m/s， mAv′A＝0.20.09 kgm/s＝0.018 kgm/s， mBv′B＝0.30.06 kgm/s＝0.018

6、kgm/s， 由此可得：mAv′A＝mBv′B， 即0＝mBv′B－mAv′A. 結論：兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質量與速度乘積的矢量和守恒． 答案：勻速直線　0.09　兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質量與速度乘積的矢量和守恒 4.用如圖所示裝置探究碰撞中的不變量，質量為mA的鋼球A用細線懸掛于O點，質量為mB的鋼球B放在小支柱N上，離地面高度為H，O點到A球球心距離為L，使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為α.A球釋放后擺到最低點時恰好與B球正碰，碰撞后，A球把輕質指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復寫紙的白紙D，保持α角度不變．多

7、次重復上述實驗，白紙上記錄到多個B球的落點． (1)圖中s應是B球初始位置到________的水平距離． (2)實驗中需要測量的物理量有哪些？ (3)實驗中不變量遵循的關系式是怎樣的？ 解析：由機械能守恒定律可知： mAgL(1－cos α)＝mAv， 則A球向下擺到與B球相碰前的速度為 vA＝， 碰后A球的速度v′A＝， 碰后B球做平拋運動，v′B＝＝＝s . 在碰撞中物體質量與速度的乘積之和不變， 則mAvA＝mAv′A＋mBv′B. 故有mA＝mA＋mBs. 答案：(1)落地點 (2)L、α、β、H、s、mA、mB (3)mA＝mA＋mBs 5．如圖所

8、示，在做“碰撞中的動量守恒”的實驗中，所用鋼球質量m1，玻璃球的質量為m2，兩球的半徑均為r.實驗時，鋼球從斜槽上同一位置由靜止釋放，玻璃球置于小支柱上(設兩球碰撞為彈性碰撞，小支柱不影響鋼球的運動)．某同學重復10次實驗得到如下圖所示的記錄紙，其中O是斜槽末端的投影點．回答下列問題： (1)P點為__________落點，M點為__________落點，N為________落點； (2)安裝和調整實驗裝置的兩個主要要求是：________________. 測量得OM＝x1，OP＝x2，ON＝x3，則要驗證的動量守恒關系式為(用題中所給相關符號表示)：________． 解析：(

9、1)入射小球和被碰小球相撞后，被碰小球的速度增大，入射小球的速度減小，碰前碰后都做平拋運動，高度相同，落地時間相同，所以P點是沒放玻璃球時，鋼球的平均落地點，M點是碰后鋼球的平均落地點，N點為碰后被碰玻璃球的平均落地點． (2)為了保證小球做平拋運動，安裝軌道時，軌道末端必須水平．否則會引起誤差；為了發(fā)生對心碰撞，兩球的直徑需相同且在同一高度，否則會引起誤差．碰撞過程中，如果水平方向動量守恒，由動量守恒定律得：m1v1＝m1v1′＋m2v2，小球做平拋運動時拋出點的高度相等，它們在空中的運動時間t相等，兩邊同時乘以時間t, m1v1t＝m1v1′t＋m2v2t，由此表達式為： m1x2＝m1x1＋m2(x3－2r)． 答案：(1)沒放玻璃球時，鋼球的平均落點或鋼球單獨滾下時的平均落點　碰撞后，鋼球的平均落點　碰撞后，玻璃球的平均落點　(2)斜槽末端保持水平，碰撞時兩球球心在同一水平線上　m1x2＝m1x1＋m2(x3－2r) 我國經濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉變經濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經濟結構，實現經濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調發(fā)展，推進新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調等現實挑戰(zhàn)。