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2019-2020年高中物理 第十六章 動量守恒定律 第1節(jié) 實驗：探究碰撞中的不變量課后訓練 新人教版選修3-5 1．如圖所示，球m1從斜槽某一高度由靜止?jié)L下，落到水平面上的P點。今在槽口末端放一與m1半徑相同的球m2，仍讓球m1從斜槽滾下，并與球m2正碰后使兩球落地，球m1和m2的落地點分別是M、N。已知槽口末端在白紙上的投影位置為O點。則實驗必須滿足的條件是(　　) A．軌道末端的切線必須是水平的 B．斜槽軌道必須光滑 C．入射球m1每次必須從同一高度由靜止?jié)L下 D．m1＜m2 2．在利用氣墊導軌探究碰撞中的不變量的實驗中，哪些因素可導致實驗誤差偏大(　　) A．導軌安放不水平　 　 B．小車上擋光板傾斜 C．兩小車質量不相等 D．兩小車碰后連在一起 3．在氣墊導軌上的兩個滑塊P、Q質量分別為m1、m2，已知它們碰撞后的速度分別為v1′、v2′，碰撞前P的速度為v1，則碰撞前Q的速度為(　　) A．0 B．v1′＋v2′－v1 C． D． 4．在用氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”實驗時，左側滑塊質量m1＝170 g，右側滑塊質量m2＝110 g，擋光片寬度為3.00 cm，兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細線連在一起，如圖所示。開始時兩滑塊靜止，燒斷細線后，兩滑塊分別向左、右方向運動。左、右擋光片通過光電門的時間分別為Δt1＝0.32 s、Δt2＝0.21 s。取向左為正方向，則兩滑塊的速度分別為v1′＝______ m/s，v2′＝______ m/s。燒斷細線前m1v1＋m2v2＝______ kgm/s，燒斷細線后m1v1′＋m2v2′＝______ kgm/s?？傻玫降慕Y論是______________________。 5．在“探究碰撞中的不變量”的實驗中，也可以探究mv2這個量(對應于動能)的變化情況。 甲(用弓形彈片) 乙(安裝撞針和橡皮泥) (1)若采用弓形彈片彈開靜止的兩滑塊的方案如圖甲所示，彈開后的mv2的總量________(選填“大于”“小于”或“等于”)彈開前mv2的總量，這是因為________________。 (2)若采用乙圖的方案，碰撞前mv2的總量______(選填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的總量。說明該碰撞中，存在________損失。 6．某同學用如圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞過程中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復上述操作10次，得到10個落點痕跡。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痕跡。重復這種操作10次。圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點。 (1)安裝器材時要注意：固定在桌邊上的斜槽末端的切線要沿________方向。 (2)某次實驗中，得出小球落點情況如圖所示(單位是cm)，P′、M、N分別是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落點的平均位置(把落點圈在內(nèi)的最小圓的圓心)。則入射小球和被碰小球質量之比為m1∶m2＝________。 7．某同學把兩塊質量不同的鐵塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的彈簧，如圖所示。將這一系統(tǒng)置于光滑水平桌面上，燒斷細線，觀察物體的運動情況，進行必要的測量，來探究物體間相互作用時的不變量。 (1)該同學還必須準備的器材是____________________。 (2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是________________。 (3)用所得數(shù)據(jù)驗證物體間相互作用時的不變量的關系式是__________。 參考答案 1. 答案：AC　解析：軌道末端水平可以保證小球做平拋運動，入射球m1每次從同一高度由靜止?jié)L下可以保證每次碰前入射球速度相同，故A、C項正確。B中斜槽是否光滑對實驗幾乎無影響，但質量m1應大于m2，否則入射球會反彈，從而引起較大的誤差。 2. 答案：AB　解析：導軌不水平，小車速度將會受重力影響；擋光板傾斜會導致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過的位移，導致速度計算出現(xiàn)誤差。 3. 答案：D　解析：根據(jù)實驗探究的結果m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′可知，式中只有v2不知，利用該式解得v2＝，所以選項D正確。 4. 答案：0.094?。?.143　0　2.510－4 kgm/s　在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，兩滑塊質量與各自速度的乘積之和為不變量 解析：取向左方向為正方向，兩滑塊速度≈0.094 m/s，≈－0.143 m/s。 燒斷細線前m1v1＋m2v2＝0 燒斷細線后m1v1′＋m2v2′＝(0.1700.094－0.1100.143) kgm/s≈2.510－3 kgm/s，在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 5. 答案：(1)大于　弓形彈片將彈性勢能轉化為兩滑塊的動能　(2)大于　機械能(或動能) 6. 答案：(1)水平　(2)4∶1 解析：(1)為保證小球滾落后做平拋運動，斜槽末端的切線要沿水平方向。 (2)由碰撞過程中mv的乘積總量守恒可知 (t為運動時間) 代入數(shù)據(jù)可解得m1∶m2＝4∶1。 7. 答案：(1)刻度尺、天平 (2)兩鐵塊的質量m1、m2和兩鐵塊落地點到桌邊的水平距離x1、x2 (3)m1x1＝m2x2 解析：本題為設計性實驗，在細線燒斷瞬間，在彈簧彈力的作用下兩鐵塊m1、m2分別被彈出桌面做平拋運動，拋出時速度不易直接測量，但可以測量兩鐵塊落點距拋出點的水平距離，故實驗器材應有刻度尺、天平。 設落地時間為t，用天平測出兩鐵塊質量分別為m1、m2，用刻度尺測出落點距拋出點的水平距離分別為x1、x2，則，，若能求得m1x1＝m2x2即推知m1v1＝m2v2的等量關系。