2016-2017學(xué)年高中物理第16章動(dòng)量守恒定律1實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)新人教選修.docx

實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量(建議用時(shí)：45分鐘)1在利用平拋運(yùn)動(dòng)做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)讓斜槽末端的切線保持水平，這樣做的目的是()A入射球得到較大的速度B入射球與被碰球?qū)π呐鲎埠笏俣染鶠樗椒较駽入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無(wú)損失D入射球與被碰球碰撞后均能從同一高度飛出【解析】實(shí)驗(yàn)中小球能水平飛出是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，只有這樣才能使兩個(gè)小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等【答案】B2(多選)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列哪些操作是正確的 ()A相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了改變兩車(chē)的質(zhì)量B相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)D先釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源【解析】車(chē)的質(zhì)量可以用天平測(cè)量，沒(méi)有必要一個(gè)用釘子而另一個(gè)用橡皮泥配重這樣做的目的是為了碰撞后兩車(chē)粘在一起有共同速度，選項(xiàng)B正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源，C項(xiàng)正確【答案】BC3如圖1618甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實(shí)驗(yàn)小車(chē)，甲車(chē)上系有一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶，當(dāng)甲車(chē)獲得水平向右的速度時(shí)，隨即啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器甲車(chē)運(yùn)動(dòng)一段距離后，與靜止的乙車(chē)發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動(dòng)，紙帶記錄下碰撞前甲車(chē)和碰撞后兩車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況，如圖乙所示，電源頻率為50 Hz，則碰撞前甲車(chē)速度大小為_(kāi)m/s，碰撞后兩車(chē)的共同速度大小為_(kāi)m/s. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390000】圖1618【解析】碰撞前x1.2 cm，碰撞后x0.8 cm，T0.02 s，由v計(jì)算【答案】0.60.44某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，在小車(chē)A后連著紙帶，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖1619甲所示甲乙圖1619(1)長(zhǎng)木板右端下面墊放一小木片的目的是_.(2)若已獲得的打點(diǎn)紙帶如圖1619乙所示，A為運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距分別記為AB、BC、CD和DE，用天平測(cè)得A、B兩車(chē)的質(zhì)量分別為mA、mB，則需驗(yàn)證的表達(dá)式為_(kāi). 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390001】【解析】(1)長(zhǎng)木板右端下面墊放一小木片，目的是平衡摩擦力，使小車(chē)拖著紙帶在木板上能做勻速運(yùn)動(dòng)(2)從題圖中可以看出，B到C的時(shí)間等于D到E的時(shí)間，所以可以用BC代表小車(chē)碰前的速度，用DE代表碰后的速度，應(yīng)有mABC(mAmB)DE.【答案】(1)平衡摩擦力(2)mABC(mAmB)DE5某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖16110(甲)所示的裝置，通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)探究碰撞過(guò)程中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，B球落點(diǎn)痕跡如圖16110(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊圖16110(1)碰撞后B球的水平射程是_cm.(2)在以下的選項(xiàng)中，本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量是_A水平槽上未放B球時(shí)，A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離BA球與B球碰撞后，A、B兩球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離CA、B兩球的質(zhì)量DG點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度(3)若本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量出未放B球時(shí)A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離為xA，碰撞后A、B兩球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離分別為xA、xB，A、B兩球的質(zhì)量分別為mA、mB，已知A、B兩球半徑均為r，則通過(guò)式子_即可驗(yàn)證A、B兩球碰撞中的不變量 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390002】【解析】(1)由于偶然因素的存在，重復(fù)操作時(shí)小球的落點(diǎn)不可能完全重合，如圖(乙)所示，處理的辦法是用一個(gè)盡可能小的圓將“所有落點(diǎn)位置”包括在內(nèi)(其中誤差較大的位置可略去)，此圓的圓心即可看做小球10次落點(diǎn)的平均位置，則碰撞后B球的水平射程等于圓心到O點(diǎn)的距離，由圖(乙)可得此射程約為65.0 cm.(2)由于A、B離開(kāi)水平槽末端后均做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋高度相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，因此可以用平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移表示小球做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，沒(méi)有必要測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度，故A、B均正確，D錯(cuò)誤；要驗(yàn)證碰撞前后質(zhì)量與速度的乘積是否守恒，必須測(cè)量A、B兩球的質(zhì)量，C正確(3)依題意知，碰撞前A球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移為xA，碰撞后A、B做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移分別為xA、xB，由于碰撞前、后兩球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，因此通過(guò)式子mAxAmAxAmBxB即可驗(yàn)證A、B兩球碰撞中的不變量【答案】(1)65.0(64.565.5均可)(2)ABC(3)mAxAmAxAmBxB6.某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌裝置如圖16111所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，導(dǎo)軌空腔內(nèi)不斷通入的壓縮空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差圖16111(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； 向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先_，然后_，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出理想的紙帶如圖16112所示；圖16112測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g.試完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字計(jì)算碰撞前m1v1m2v2_kgm/s；碰撞后m1v1m2v2_kgm/s.計(jì)算碰撞前m1vm2v_kgm2/s2；碰撞后m1vm2v_kgm2/s2.計(jì)算碰撞前_m/(skg)；碰撞后_m/(skg)(3)通過(guò)以上計(jì)算可知，碰撞中的不變量應(yīng)是_.(4)試說(shuō)明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66390003】【解析】(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再放開(kāi)滑塊1.(2)碰撞前滑塊1的速度v1(0.2/0.1) m/s2 m/sm1v10.312 kgm/s0.620 kgm/s碰撞前滑塊2的速度v20碰撞后兩滑塊具有相同的速度v(0.168/0.14) m/s1.2 m/sm1v1m2v2(m1m2)v(0.3100.205)1.2 kgm/s0.618 kgm/sm1vm2v1.24 kgm2/s2m1vm2v0.742 kgm2/s26.45 m/(skg)9.72 m/(skg)(3)通過(guò)以上計(jì)算可知，碰撞中