【精品】2019版高中物理第1章碰撞与动量守恒微型专题实验:探究物体碰撞时动量变化的规律学案沪科版选修3-5.pdf
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1、1微型专题实验:探究物体碰撞时动量变化的规律1.(多选)用如图 1 所示的装置探究物体碰撞时动量变化的规律,必须注意的事项是()图 1 AA到达最低点时,两球的球心连线可以不水平B实验时,拉起A球,应由静止释放,以便较准确地计算小球碰撞前的速度C多次测量减小误差时,A球必须从同一高度由静止摆下DA、B两小球碰撞后可以粘合在一起共同运动答案BCD 解析要保证一维对心碰撞,必须保证碰撞时球心在同一高度,A 项错误;为了较准确地利用机械能守恒定律计算小球碰撞前的速度,小球释放时速度必须为零,B 项正确;实验要求多次测量求平均值,必须保证过程的重复性,A球必须从同一高度由静止摆下,C项正确;两球正碰后
2、,有多种运动情况,所以D正确2(多选)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m1v12m2v22m1v12m2v22都一定成立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组成的系统的总动量答案AD 解析这个实验是在一维碰撞情况下设计的实验;系统的总动量在碰撞前后保持不变是实验的结论,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A、D正确3在利用斜槽轨道探究物体碰撞时动量变化的规律的实验中,一般采用如图2 甲、乙所示的两种装置:图 2 2(1)实验必须要求的条件是_A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨
3、道末端的切线是水平的C入射球每次都要从同一高度由静止滚下D碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行(2)若入射小球质量为m1,半径为r1;被碰小球质量为m2,半径为r2,则 _Am1m2,r1r2Bm1m2,r1m2,r1r2Dm1m2,为使入射球与被碰球发生对心碰撞,要求两小球半径相同,故选项C正确(3)设入射小球碰前的速度为v1,入射小球、被碰小球相碰后的速度分别为v1、v2.由于两球都从同一高度做平抛运动,当以运动时间为一个计时单位时,可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度因此,验证的动量守恒关系m1v1m1v1m2v2可表示为m1s1m1s1m2s2.所以需要直尺、
4、天平,而无需弹簧测力计、秒表由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的,两球的半径不必测量,故无需游标卡尺(4)得出验证动量守恒定律的结论应为m1OPm1OMm2ON.4气垫导轨工作时,可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响,现借助其探究物体碰撞时动量变化的规律,在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B(图中未标出)两滑块,左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连,打点计时器电源的频率为f.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动如图3 所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸
5、带,在纸带上以同间距的6 个连续打点为一段划分纸带,用刻度尺分别测出其长度为s1、s2和s3.3图 3(1)判断气垫导轨是否处于水平,下列措施可行的是_(填字母代号)A将某个滑块轻放在气垫导轨上,看滑块是否静止B让两个滑块相向运动,看是否在轨道的中点位置碰撞C给某个滑块一个初速度,看滑块是否做匀速直线运动D测量气垫导轨的两个支架是否一样高(2)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度,则滑块 _(选填“A”或“B”)是与纸带甲的_(选填“左”或“右”)端相连(3)碰撞前A、B两滑块的动量大小分别为_、_,实验需要验证是否成立的表达式为 _(用题目所给的已知量表示)答案(1)AC(2)A左(3)0.2
6、mfs10.2mfs30.2mf(s1s3)0.4mfs2解析(1)判断气垫导体是否处于水平的措施是:将某个滑块轻放在气垫导轨上,看滑块是否静止;或者给某个滑块一个初速度,看滑块是否做匀速直线运动,故A、C正确,B、D错误(2)因碰前A的速度大于B的速度,且碰后速度相同,A、B的速度相反,故根据动量守恒定律可知,甲中s1和s3是两滑块相碰前打出的纸带,s2是相碰后打出的纸带,所以滑块A应与甲纸带的左侧相连(3)碰撞前两滑块的速度分别为:v1s1ts15T0.2s1fv2s3t0.2s3f碰撞后两滑块的共同速度:vs2t0.2s2f所以碰前两滑块动量分别为:p1mv10.2mfs1,p2mv20
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