2012年人教版高中物理选修3-5 16.1实验：探究碰撞中的不变量（带解析）.doc

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1、2012年人教版高中物理选修 3-5 16.1实验：探究碰撞中的不变量（带解析） 选择题 在 “探究碰撞中的不变量 ”的参考案例二实验中，为了顺利地完成实验，入射球质量为 m1，被碰球质量为 m2，二者关系应是 ( ) A m1m2 B m1=m2 C m1MB) (1)碰撞后 B球的水平射程应为 cm (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量 答： (填选项号 ) A水平槽上未放 B球时，测量 A球落点位置到 O点的距离 B A球与 B球碰撞后，测量 A球落点位置到 O点的距离 C测量 A球或 B球的直径 D测量 A球和 B球的质量 E测量 G点相对于水平槽面的高度 答案： (1)6

2、4 7cm(64 2-65 2cm均可 )； (2)A、 B、 D 水平光滑桌面上有 A、 B两个小车，质量分别是 0 6k g和 0 2kg A车的车尾拉着纸带， A车以某一速度与静止的 B车发生一维碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的 答案： mv 某同学利用打点计时器和气垫导轨做 “探究碰撞中的不变量 ”的实验；气垫导轨装置如图 (a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通人压缩空气，压缩空气会从

3、小孔中喷出，使 滑块稳定地漂浮在导轨上，如图 (b)所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。 (1)下面是实验的主要步骤： 安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； 向气垫导轨通人压缩空气； 把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块 1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； 滑块 1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； 把滑块 2放在气垫导轨的中间； 先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动； 取下纸带，重复 步骤 ，选出较理想的纸带如下图所示： 测得滑块 1(包括撞针 )的质量为 310

4、g，滑块 2(包括橡皮泥 )的质量为 205g；试完善实验步骤 的内容。 (2)已知打点计时器每隔 0 02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为 kg m s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为 kg m s(保留三位有效数字 )。 (3)试说明 (2)问中两结果不完全相等的主要原因是 答案：接通打点计时器的电源 放开滑块 1 0.620 0.618 纸带与打点计时器的限位空有摩擦。 思路分析：小车在碰撞前 后均做匀速直线运动，小车在碰撞前后均为匀速运动，纸带上打出的点一定是等间隔的。小车碰撞前后的速度亦可以纸带上的数据计算出，代入公式即可得出结论。 试题点评：

5、本题是探究碰撞中守恒量的实验，主要是纸带计算速度。 实验题 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车 A的前端粘有橡皮泥，推动小车 A使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车 B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示在小车 A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为 50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力 (1)若已得到打点纸带如图所示，并将测得的各计数点间距离标在图上， A点是运动起始的第一点，则应选 段来计算 A的碰前速度，应选 段来计算 A和 B碰后的共同速度 (以上两格填 “AB或 “BC或 “CD或 DE”) (2)已测得小车 A的质量 m1

6、=0 40kg，小车 B的质量 m2=0 20kg，由以上测量结果可得：碰前 mAv+mBv。 = kg m s；碰后 mAvA， +mBvB， = kg m s并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等 答案： (1)BC DE (2)0 420 0 417 填空题 在 “探究验证 ”的实验一中，若绳长 L，球 1、 2分别由偏角 和 静止释放，则在最低点碰撞前的速度大小分别为 、 。若碰撞后向同一方向运动最大偏角分别为 ， 和 ， ，则碰撞后两球的瞬时速度大小分别为 、 。 答案： 2gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos/)1/2 、 2gl(1

7、-cos/)1/2 计算题 A、 B 两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞 (碰撞时间极短 )。用闪光照相，闪光 4 次摄得的闪光照片如下图所示。已知闪光的时间间隔为 t，而闪光本身持 续时间极短，在这 4次闪光的瞬间， A、 B两滑块均在 0-80cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块 A恰好通过 x=55cm处，滑块 B恰好通过x=70cm处，问： (1)碰撞发生在何处 (2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间 (3)设两滑块的质量之比为 mA： mB=2： 3，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等 答案：（ 1） 60cm（ 2） t/2（ 3）碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等 .