高中物理第1章碰撞與動(dòng)量守恒微型專題實(shí)驗(yàn)：探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律學(xué)案滬科版.docx

微型專題實(shí)驗(yàn)：探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律1.(多選)用如圖1所示的裝置探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律，必須注意的事項(xiàng)是()圖1AA到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，兩球的球心連線可以不水平B實(shí)驗(yàn)時(shí)，拉起A球，應(yīng)由靜止釋放，以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰撞前的速度C多次測量減小誤差時(shí)，A球必須從同一高度由靜止擺下DA、B兩小球碰撞后可以粘合在一起共同運(yùn)動(dòng)答案BCD解析要保證一維對(duì)心碰撞，必須保證碰撞時(shí)球心在同一高度，A項(xiàng)錯(cuò)誤；為了較準(zhǔn)確地利用機(jī)械能守恒定律計(jì)算小球碰撞前的速度，小球釋放時(shí)速度必須為零，B項(xiàng)正確；實(shí)驗(yàn)要求多次測量求平均值，必須保證過程的重復(fù)性，A球必須從同一高度由靜止擺下，C項(xiàng)正確；兩球正碰后，有多種運(yùn)動(dòng)情況，所以D正確2(多選)對(duì)于實(shí)驗(yàn)最終的結(jié)論m1v1m2v2m1v1m2v2，下列說法正確的是()A僅限于一維碰撞B任何情況下m1v12m2v22m1v12m2v22都一定成立C式中的v1、v2、v1、v2都是速度的大小D式中的不變量是m1和m2組成的系統(tǒng)的總動(dòng)量答案AD解析這個(gè)實(shí)驗(yàn)是在一維碰撞情況下設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)；系統(tǒng)的總動(dòng)量在碰撞前后保持不變是實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，其他探究的結(jié)論情況不成立，而速度是矢量，應(yīng)考慮方向，故選項(xiàng)A、D正確3在利用斜槽軌道探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，一般采用如圖2甲、乙所示的兩種裝置：圖2(1)實(shí)驗(yàn)必須要求的條件是_A斜槽軌道必須是光滑的B斜槽軌道末端的切線是水平的C入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下D碰撞的瞬間，入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行(2)若入射小球質(zhì)量為m1，半徑為r1；被碰小球質(zhì)量為m2，半徑為r2，則_Am1m2，r1r2Bm1m2，r1m2，r1r2Dm1m2，為使入射球與被碰球發(fā)生對(duì)心碰撞，要求兩小球半徑相同，故選項(xiàng)C正確(3)設(shè)入射小球碰前的速度為v1，入射小球、被碰小球相碰后的速度分別為v1、v2.由于兩球都從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，當(dāng)以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為一個(gè)計(jì)時(shí)單位時(shí)，可以用它們平拋的水平位移表示碰撞前后的速度因此，驗(yàn)證的動(dòng)量守恒關(guān)系m1v1m1v1m2v2可表示為m1s1m1s1m2s2.所以需要直尺、天平，而無需彈簧測力計(jì)、秒表由于題中兩個(gè)小球都可認(rèn)為是從槽口開始做平拋運(yùn)動(dòng)的，兩球的半徑不必測量，故無需游標(biāo)卡尺(4)得出驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的結(jié)論應(yīng)為m1OPm1OMm2ON.4氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)，可忽略滑塊與導(dǎo)軌表面間的阻力影響，現(xiàn)借助其探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置質(zhì)量均為m的A、B(圖中未標(biāo)出)兩滑塊，左側(cè)滑塊的左端、右側(cè)滑塊的右端分別與一條穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為f.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，待打點(diǎn)穩(wěn)定后讓兩滑塊以大小不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)如圖3所示的甲和乙為某次實(shí)驗(yàn)打出的、分別與兩個(gè)滑塊相連的兩條紙帶，在紙帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)打點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別測出其長度為s1、s2和s3.圖3(1)判斷氣墊導(dǎo)軌是否處于水平，下列措施可行的是_(填字母代號(hào))A將某個(gè)滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看滑塊是否靜止B讓兩個(gè)滑塊相向運(yùn)動(dòng)，看是否在軌道的中點(diǎn)位置碰撞C給某個(gè)滑塊一個(gè)初速度，看滑塊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)D測量氣墊導(dǎo)軌的兩個(gè)支架是否一樣高(2)若碰前滑塊A的速度大于滑塊B的速度，則滑塊_(選填“A”或“B”)是與紙帶甲的_(選填“左”或“右”)端相連(3)碰撞前A、B兩滑塊的動(dòng)量大小分別為_、_，實(shí)驗(yàn)需要驗(yàn)證是否成立的表達(dá)式為_(用題目所給的已知量表示)答案(1)AC(2)A左(3)0.2mfs10.2mfs30.2mf(s1s3)0.4mfs2解析(1)判斷氣墊導(dǎo)體是否處于水平的措施是：將某個(gè)滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看滑塊是否靜止；或者給某個(gè)滑塊一個(gè)初速度，看滑塊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤(2)因碰前A的速度大于B的速度，且碰后速度相同，A、B的速度相反，故根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，甲中s1和s3是兩滑塊相碰前打出的紙帶，s2是相碰后打出的紙帶，所以滑塊A應(yīng)與甲紙帶的左側(cè)相連(3)碰撞前兩滑塊的速度分別為：v10.2s1fv20.2s3f碰撞后兩滑塊的共同速度：v0.2s2f所以碰前兩滑塊動(dòng)量分別為：p1mv10.2mfs1，p2mv20.2mfs3，總動(dòng)量為：pp1p20.2mf(s1s3)；碰后總動(dòng)量為：p2mv0.4mfs2.要驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，則要驗(yàn)證：02mf(s1s3)0.4mfs2.5有甲、乙兩輛小車，質(zhì)量分別為m1302g、m2202g，甲小車拖有紙帶，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄它的運(yùn)動(dòng)情況，乙小車靜止在水平桌面上，甲小車以一定的速度向乙小車運(yùn)動(dòng)，與乙小車發(fā)生碰撞后兩車粘合在一起共同運(yùn)動(dòng)這個(gè)過程中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄的點(diǎn)跡如圖4所示，在圖上還標(biāo)出了用刻度尺量出的各點(diǎn)的數(shù)據(jù)，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率為50Hz.圖4(1)從紙帶上的數(shù)據(jù)可以得出：兩車碰撞過程經(jīng)歷的時(shí)間大約為_s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)碰前甲車的動(dòng)量大小為_kgm/s，碰后兩車的總動(dòng)量為_ kgm/s；(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)從上述實(shí)驗(yàn)中能得出什么結(jié)論？_.答案(1)0.10(2)0.2020.203(3)在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前、后兩車的總動(dòng)量保持不變解析本題通過分析紙帶來確定甲車速度的變化從紙帶上0點(diǎn)開始每0.02s內(nèi)甲車位移分別為13.2mm、13.5mm、13.5mm、12.6mm、11.7mm、10.8mm、9.9mm、9mm、8.1mm、8mm、8mm.(1)從以上數(shù)據(jù)可知從第3點(diǎn)到第8點(diǎn)是碰撞過程，則t50.02s0.10s.(2)碰撞前甲車的速度v1103m/s0.670 m/s，碰撞前甲車的動(dòng)量p1m1v10.302kg0.670m/s0.202 kgm/s；碰撞后兩車的速度v2v1v103m/s0.402 m/s，碰撞后兩車的總動(dòng)量p(m1m2)v(0.3020.202)0.402kgm/s0.203 kgm/s.(3)在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前、后兩車的總動(dòng)量保持不變6如圖5所示，在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶豎直擋板C、D的氣墊導(dǎo)軌和帶固定擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A、B，做探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)：圖5(1)把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放一質(zhì)量為m的砝碼，置于導(dǎo)軌上，用電動(dòng)卡銷卡住A和B，在A和B的固定擋板間放一彈簧，使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài)(2)按下電鈕使電動(dòng)卡銷放開，同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)記錄兩滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間的電子計(jì)時(shí)器，當(dāng)A和B與擋板C和D碰撞同時(shí)，電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停表，記下A運(yùn)動(dòng)至C的時(shí)間t1，B運(yùn)動(dòng)至D的時(shí)間t2.(3)重復(fù)幾次取t1、t2的平均值請(qǐng)回答以下幾個(gè)問題：(1)在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意_；(2)應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有_；(3)作用前A、B兩滑塊的總動(dòng)量為_，作用后A、B兩滑塊的總動(dòng)量為_(用測量的物理量符號(hào)和已知的物理量符號(hào)表示)答案(1)用水平儀測量并調(diào)試使得氣墊導(dǎo)軌水平(2)A至C的距離L1、B至D的距離L2(3)0(Mm)M或M(Mm)解析(1)為了保證滑塊A、B作用后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，必須使氣墊導(dǎo)軌水平，需要用水平儀加以調(diào)試(2)要求出A、B兩滑塊在電動(dòng)卡銷放開后的速度，需測出A至C的時(shí)間t1和B至D的時(shí)間t2，并且要測量出兩滑塊到兩擋板的運(yùn)動(dòng)距離L1和L2，再由公式v求出其速度(3)設(shè)向左為正方向，根據(jù)所測數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為vA，vB.作用前兩滑塊靜止，v0，動(dòng)量之和為0；作用后兩滑塊的動(dòng)量之和為(Mm)M.若設(shè)向右為正方向，同理可得作用后兩滑塊的總動(dòng)量之和為M(Mm).7某班物理興趣小組選用如圖6所示的裝置來“探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律”將一段不可伸長的輕質(zhì)小繩一端與力傳感器(可以實(shí)時(shí)記錄繩所受的拉力)相連固定在O點(diǎn)，另一端連接小鋼球A，把小鋼球拉至M處可使繩水平拉緊在小鋼球最低點(diǎn)N右側(cè)放置一水平氣墊導(dǎo)軌，氣墊導(dǎo)軌上放有小滑塊B(B上安裝寬度較小且質(zhì)量不計(jì)的遮光板)、光電門(已連接數(shù)字毫秒計(jì))當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間.圖6某同學(xué)按上圖所示安裝氣墊導(dǎo)軌、滑塊B(調(diào)整滑塊B的位置使小鋼球自由下垂靜止在N點(diǎn)時(shí)與滑塊B接觸而無壓力)和光電門，調(diào)整好氣墊導(dǎo)軌高度，確保小鋼球A通過最低點(diǎn)時(shí)恰好與滑塊B發(fā)生正碰讓小鋼球A從某位置靜止釋放，擺到最低點(diǎn)N與滑塊B碰撞，碰撞后小鋼球A立即反向，碰撞時(shí)間極短(1)為了完成實(shí)驗(yàn)，除了毫秒計(jì)讀數(shù)t、碰撞前瞬間繩的拉力F1、碰撞結(jié)束瞬間繩的拉力F2、滑塊B的質(zhì)量mB和遮光板寬度d外，還需要測量的物理量有_A小鋼球A的質(zhì)量mAB繩長