2022高中物理 第十六章 第1节 实验 探究碰撞中的不变量 智能演练提升 新人教版选修3-5.doc

【创新方案】2014高中物理 第十六章 第1节 实验 探究碰撞中的不变量 智能演练提升 新人教版选修3-51在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差()A导轨安放不水平B小车上挡光板倾斜C两小车质量不相等D两小车碰后连在一起解析：导轨不水平，小车速度将会受重力影响，A项对；挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差，B项对。答案：AB2对于实验最终的结论m1v1m2v2m1v1m2v2，下列说法正确的是()A仅限于一维碰撞B任何情况下m1vm2vm1v12m2v22也一定成立C式中的v1、v2、v1、v2都是速度的大小D式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和解析：这个实验虽然是在一维情况下设计的实验，但结论具有普遍性，对各种碰撞均成立；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢量，应考虑方向。故选项D正确。答案：D3某同学用如图16111甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。图16111(1)碰撞后B球的水平射程应取为_cm。(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是_。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测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离C测量A球与B球的质量D测量G点相对于水平槽面的高度解析：(1)本题利用了高度相同、小球运动时间相同，在比例式中，可以用位移代替速度，即变难测物理量为易测物理量，围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点xB64.8 cm。(2)还应测出未放B球时，A球落点位置到O点的距离，A和B碰后，A球落点位置到O点的距离及A、B两球质量。答案：(1)64.8(2)ABC4在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1170 g，右侧滑块质量m2110 g，挡光片宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图16112 图16112所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为t10.32 s，t20.21 s。则两滑块的速度分别为v1_m/s，v2_m/s。烧断细线前m1v1m2v2_kg·m/s，烧断细线后m1v1m2v2_kg·m/s。可得到的结论是_。解析：取向左方向为正，两滑块速度v1 m/s0.094 m/s，v2 m/s0.143 m/s。烧断细线前m1v1m2v20烧断细线后m1v1m2v2(0.170×0.0940.110×0.143) kg·m/s2.5×104，在实验允许的误差范围内，m1v1m2v2m1v1m2v2。答案：0.0940.14302.5×104在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量5.某同学利用如图16113所示的装置验证动量守恒定律。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为12。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°。若本实验允许的最大误差为±4%，此实验是否成 图16113功地验证了动量守恒定律？解析：设摆球A、B的质量分别为mA、mB，摆长为l，B球的初始高度为h1，碰撞前B球的速度为vB。在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h1l(1cos 45°)mBvmBgh1设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p1、p2。有p1mBvB联立式得p1mB同理可得p2(mAmB)联立式得 代入已知条件得()21.03由此可以推出4%所以，此实验在规定的误差范围内验证了动量守恒定律。答案：此实验在规定的误差范围内验证了动量守恒定律6.用如图16114所示的装置进行以下实验：A先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面间的动摩擦因数，查出当地的重力加速度g 图16114B用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边C剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地点到重垂线的水平距离x1和滑块A沿桌面滑行的距离x2(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母：_。(2)若mv为不变量，需验证的关系式为_。解析：(1)要找出碰撞中的不变量，应测出两滑块质量及各自的速度，取向右方向为正，剪断细线后，A向右做匀减速运动，初速度vA，B向左做平抛运动，设桌面高度为h，则hgt2，x1vBt，得vBx1。故要求出vB，还应测出h。(2)若mv为不变量，碰前MvAmvB0，碰后MvAmvB0，故MvAmvBMvAmvB，即Mmx10。答案：(1)桌面离水平地面的高度h(2)Mmx104