《高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 1 實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的不變量課堂演練 新人教版選修35》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 1 實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的不變量課堂演練 新人教版選修35(4頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
1 實(shí)驗(yàn):探究碰撞中的不變量
1.如圖甲所示,在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實(shí)驗(yàn)小車,甲車上系有一穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶,當(dāng)甲車獲得水平向右的速度時(shí),隨即啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,甲車運(yùn)動(dòng)一段距離后,與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運(yùn)動(dòng),紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車的運(yùn)動(dòng)情況,如圖乙所示,電源頻率為50 Hz,則碰撞前甲車速度大小為________m/s,碰撞后的共同速度大小為________m/s.已測(cè)得甲小車的質(zhì)量m1=0.20 kg,乙小車的質(zhì)量m2=0.10 kg,由以上測(cè)量結(jié)果可得:碰前總動(dòng)量為________kgm/s;碰后總動(dòng)量為__________kgm/s.
圖甲
2、
圖乙
解析:碰撞前Δx=1.2 cm,碰撞后Δx′=0.8 cm,T=0.02 s,由v=得碰前v甲==0.6 m/s;碰后v==0.4 m/s.碰前總動(dòng)量p1=m1v1=0.20.6 kgm/s=0.12 kgm/s碰后的總動(dòng)量:p2=(m1+m2)v2=0.30.4 kgm/s=0.12 kgm/s.
答案:0.6 0.4 0.12 0.12
2.(1)利用氣墊導(dǎo)軌通過(guò)頻閃照相進(jìn)行“探究碰撞中的不變量”這一實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)要求研究?jī)苫瑝K碰撞時(shí)動(dòng)能損失很小和很大等各種情況,若要求碰撞時(shí)動(dòng)能損失最大應(yīng)選下圖中的________(填“甲”或“乙”);若要求碰撞動(dòng)能損失最小則應(yīng)選下圖中的___
3、_____(填“甲”或“乙”)(甲圖兩滑塊分別裝有彈性圈,乙圖兩滑塊分別裝有撞針和橡皮泥).
圖甲 圖乙
(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)碰撞前B滑塊靜止,A滑塊勻速向B滑塊運(yùn)動(dòng)并發(fā)生碰撞,利用頻閃照相的方法連續(xù)4次拍攝得到的照片如圖丙所示.已知相鄰兩次閃光的時(shí)間間隔為T,在這4次閃光的過(guò)程中,A、B兩滑塊均在0~80 cm 范圍內(nèi),且第1次閃光時(shí),滑塊A恰好位于x=10 cm處.若A、B兩滑塊的碰撞時(shí)間及閃光持續(xù)的時(shí)間極短,均可忽略不計(jì),則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的________________時(shí)刻,A、B兩滑塊質(zhì)量比mA∶mB=__________.
圖丙
解析:(1)若要求碰撞時(shí)動(dòng)
4、能損失最大,則需兩物體碰撞后結(jié)合在一起,故應(yīng)選圖中的乙;若要求碰撞動(dòng)能損失最小則應(yīng)使兩物體發(fā)生完全彈性碰撞,即選圖中的甲;(2)由圖可知,第1次閃光時(shí),滑塊A恰好位于x=10 cm處;第二次A在x=30 cm處;第三次A在x=50 cm處;碰撞在x=60 cm處,從第三次閃光到碰撞的時(shí)間為,則可知碰撞發(fā)生在第1次閃光后的2.5T時(shí)刻;若設(shè)碰前A的速度為v,則碰后A的速度為-,B的速度為v,根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得:mAv=-mA+mBv,解得:=.
答案:(1)乙 甲 (2)2.5T 2∶3
3.如圖所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊A、B相互作用后運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片,頻閃的頻率為10 Hz.開始時(shí)兩
5、個(gè)滑塊靜止,它們之間有一根被壓縮的輕彈簧,滑塊用細(xì)繩連接,細(xì)繩燒斷后,兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng).已知滑塊A、B的質(zhì)量分別為200 g、300 g,根據(jù)照片記錄的信息,細(xì)繩燒斷后,A滑塊做________運(yùn)動(dòng),其速度大小為________m/s,本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是___________________________.
解析:由題圖可知,細(xì)繩燒斷后A、B均做勻速直線運(yùn)動(dòng),開始時(shí):vA=0,vB=0,A、B被彈開后,v′A=0.09 m/s,
v′B=0.06 m/s,
mAv′A=0.20.09 kgm/s=0.018 kgm/s,
mBv′B=0.30.06 kgm/s=0.018
6、kgm/s,
由此可得:mAv′A=mBv′B,
即0=mBv′B-mAv′A.
結(jié)論:兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質(zhì)量與速度乘積的矢量和守恒.
答案:勻速直線 0.09 兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質(zhì)量與速度乘積的矢量和守恒
4.用如圖所示裝置探究碰撞中的不變量,質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn),質(zhì)量為mB的鋼球B放在小支柱N上,離地面高度為H,O點(diǎn)到A球球心距離為L(zhǎng),使懸線在A球釋放前伸直,且線與豎直方向的夾角為α.A球釋放后擺到最低點(diǎn)時(shí)恰好與B球正碰,碰撞后,A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向夾角為β處,B球落到地面上,地面上鋪一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D,保持α角度不變.多
7、次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),白紙上記錄到多個(gè)B球的落點(diǎn).
(1)圖中s應(yīng)是B球初始位置到________的水平距離.
(2)實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量的物理量有哪些?
(3)實(shí)驗(yàn)中不變量遵循的關(guān)系式是怎樣的?
解析:由機(jī)械能守恒定律可知:
mAgL(1-cos α)=mAv,
則A球向下擺到與B球相碰前的速度為
vA=,
碰后A球的速度v′A=,
碰后B球做平拋運(yùn)動(dòng),v′B===s .
在碰撞中物體質(zhì)量與速度的乘積之和不變,
則mAvA=mAv′A+mBv′B.
故有mA=mA+mBs.
答案:(1)落地點(diǎn)
(2)L、α、β、H、s、mA、mB
(3)mA=mA+mBs
5.如圖所
8、示,在做“碰撞中的動(dòng)量守恒”的實(shí)驗(yàn)中,所用鋼球質(zhì)量m1,玻璃球的質(zhì)量為m2,兩球的半徑均為r.實(shí)驗(yàn)時(shí),鋼球從斜槽上同一位置由靜止釋放,玻璃球置于小支柱上(設(shè)兩球碰撞為彈性碰撞,小支柱不影響鋼球的運(yùn)動(dòng)).某同學(xué)重復(fù)10次實(shí)驗(yàn)得到如下圖所示的記錄紙,其中O是斜槽末端的投影點(diǎn).回答下列問題:
(1)P點(diǎn)為__________落點(diǎn),M點(diǎn)為__________落點(diǎn),N為________落點(diǎn);
(2)安裝和調(diào)整實(shí)驗(yàn)裝置的兩個(gè)主要要求是:________________.
測(cè)量得OM=x1,OP=x2,ON=x3,則要驗(yàn)證的動(dòng)量守恒關(guān)系式為(用題中所給相關(guān)符號(hào)表示):________.
解析:(
9、1)入射小球和被碰小球相撞后,被碰小球的速度增大,入射小球的速度減小,碰前碰后都做平拋運(yùn)動(dòng),高度相同,落地時(shí)間相同,所以P點(diǎn)是沒放玻璃球時(shí),鋼球的平均落地點(diǎn),M點(diǎn)是碰后鋼球的平均落地點(diǎn),N點(diǎn)為碰后被碰玻璃球的平均落地點(diǎn).
(2)為了保證小球做平拋運(yùn)動(dòng),安裝軌道時(shí),軌道末端必須水平.否則會(huì)引起誤差;為了發(fā)生對(duì)心碰撞,兩球的直徑需相同且在同一高度,否則會(huì)引起誤差.碰撞過(guò)程中,如果水平方向動(dòng)量守恒,由動(dòng)量守恒定律得:m1v1=m1v1′+m2v2,小球做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)拋出點(diǎn)的高度相等,它們?cè)诳罩械倪\(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等,兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t, m1v1t=m1v1′t+m2v2t,由此表達(dá)式為: m1x2=m1
10、x1+m2(x3-2r).
答案:(1)沒放玻璃球時(shí),鋼球的平均落點(diǎn)或鋼球單獨(dú)滾下時(shí)的平均落點(diǎn) 碰撞后,鋼球的平均落點(diǎn) 碰撞后,玻璃球的平均落點(diǎn) (2)斜槽末端保持水平,碰撞時(shí)兩球球心在同一水平線上 m1x2=m1x1+m2(x3-2r)
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375