2019年高中物理 第十六章 動量守恒定律 第1節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量智能演練提升 新人教版選修3-5.doc

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2019年高中物理 第十六章 動量守恒定律 第1節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量智能演練提升 新人教版選修3-51在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差()A導(dǎo)軌安放不水平B小車上擋光板傾斜C兩小車質(zhì)量不相等D兩小車碰后連在一起解析：導(dǎo)軌不水平，小車速度將會受重力影響，A項對；擋光板傾斜會導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過的位移，導(dǎo)致速度計算出現(xiàn)誤差，B項對。答案：AB2對于實(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m1vm2vm1v12m2v22也一定成立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)的質(zhì)量與速度乘積之和解析：這個實(shí)驗(yàn)雖然是在一維情況下設(shè)計的實(shí)驗(yàn)，但結(jié)論具有普遍性，對各種碰撞均成立；系統(tǒng)的質(zhì)量與速度的乘積之和在碰撞前后為不變量是實(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D正確。答案：D3某同學(xué)用如圖16111甲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(shí)驗(yàn)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(fù)上述操作10次，得到10個落點(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)對齊。圖16111(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_cm。 (2)在以下選項中，本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量是_。A水平槽上未放B球時，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B測量A球與B球碰撞后，A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C測量A球與B球的質(zhì)量D測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度解析：(1)本題利用了高度相同、小球運(yùn)動時間相同，在比例式中，可以用位移代替速度，即變難測物理量為易測物理量，圍繞10個落點(diǎn)所在的范圍作最小的圓，其圓心即為平均落點(diǎn)xB64.8 cm。(2)還應(yīng)測出未放B球時，A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離，A和B碰后，A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離及A、B兩球質(zhì)量。答案：(1)64.8(2)ABC4在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時，左側(cè)滑塊質(zhì)量m1170 g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2110 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(xì)線連在一起，如圖16112 圖16112所示。開始時兩滑塊靜止，燒斷細(xì)線后，兩滑塊分別向左、右方向運(yùn)動。擋光片通過光電門的時間分別為t10.32 s，t20.21 s。則兩滑塊的速度分別為v1_m/s，v2_m/s。燒斷細(xì)線前m1v1m2v2_kgm/s，燒斷細(xì)線后m1v1m2v2_kgm/s?？傻玫降慕Y(jié)論是_。解析：取向左方向?yàn)檎?，兩滑塊速度v1 m/s0.094 m/s，v2 m/s0.143 m/s。燒斷細(xì)線前m1v1m2v20燒斷細(xì)線后m1v1m2v2(0.1700.0940.1100.143) kgm/s2.5104，在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，m1v1m2v2m1v1m2v2。答案：0.0940.14302.5104在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，兩滑塊質(zhì)量與各自速度的乘積之和為不變量5.某同學(xué)利用如圖16113所示的裝置驗(yàn)證動量守恒定律。圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，A、B兩擺球均很小，質(zhì)量之比為12。當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時，其側(cè)面剛好接觸。向右上方拉動B球使其擺線伸直并與豎直方向成45角，然后將其由靜止釋放。結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角為30。若本實(shí)驗(yàn)允許的最大誤差為4%，此實(shí)驗(yàn)是否成 圖16113功地驗(yàn)證了動量守恒定律？解析：設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，擺長為l，B球的初始高度為h1，碰撞前B球的速度為vB。在不考慮擺線質(zhì)量的情況下，根據(jù)題意及機(jī)械能守恒定律得h1l(1cos 45)mBvmBgh1設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動量的大小分別為p1、p2。有p1mBvB聯(lián)立式得p1mB同理可得p2(mAmB)聯(lián)立式得 代入已知條件得()21.03由此可以推出4%所以，此實(shí)驗(yàn)在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動量守恒定律。答案：此實(shí)驗(yàn)在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)驗(yàn)證了動量守恒定律6.用如圖16114所示的裝置進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：A先測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面間的動摩擦因數(shù)，查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 圖16114B用細(xì)線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧壓縮，滑塊B緊靠在桌邊C剪斷細(xì)線，測出滑塊B做平拋運(yùn)動落地點(diǎn)到重垂線的水平距離x1和滑塊A沿桌面滑行的距離x2(1)為探究碰撞中的不變量，寫出還需測量的物理量及表示它們的字母：_。(2)若mv為不變量，需驗(yàn)證的關(guān)系式為_。解析：(1)要找出碰撞中的不變量，應(yīng)測出兩滑塊質(zhì)量及各自的速度，取向右方向?yàn)檎?，剪斷?xì)線后，A向右做勻減速運(yùn)動，初速度vA，B向左做平拋運(yùn)動，設(shè)桌面高度為h，則hgt2，x1vBt，得vBx1。故要求出vB，還應(yīng)測出h。(2)若mv為不變量，碰前MvAmvB0，碰后MvAmvB0，故MvAmvBMvAmvB，即Mmx10。答案：(1)桌面離水平地面的高度h(2)Mmx10