2022年高二物理 動(dòng)量1 導(dǎo)學(xué)案 學(xué)科高中物理年級高二作者課題探究碰撞中不變量課型 A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間極短)。用閃光照相，閃光4次攝得的閃光照片如下圖所示。已知閃光的時(shí)間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊A恰好通過x=55cm處，滑塊B恰好通過x=70cm處，問：(1)碰撞發(fā)生在何處? (2)碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長時(shí)間? (3)設(shè)兩滑塊的質(zhì)量之比為mA：mB=2：3，試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是否相等?【問題思考】在探究碰撞中的不變量時(shí)，你認(rèn)為在計(jì)算時(shí)怎樣對待速度的方向？【針對訓(xùn)練】1在“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，為了順利地完成實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量為m1，被碰球質(zhì)量為m2，二者關(guān)系應(yīng)是( )Am1>m2 Bm1=m2 C m1<m2 D以上三個(gè)關(guān)系都可以2兩球相向運(yùn)動(dòng)，發(fā)生正碰，碰撞后兩球均靜止，于是可以斷定，在碰撞以前 ( )A兩球的質(zhì)量相等 B兩球的速度大小相同C兩球的質(zhì)量與速度的乘積之和的大小相等 D以上都不能斷定，3在“探究驗(yàn)證”的實(shí)驗(yàn)一中，若繩長L，球1、2分別由偏角和靜止釋放，則在最低點(diǎn)碰撞前的速度大小分別為_、_。若碰撞后向同一方向運(yùn)動(dòng)最大偏角分別為，和，則碰撞后兩球的瞬時(shí)速度大小分別為_、_。4某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示，并將測得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，A點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選_段來計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選_段來計(jì)算A和B碰后的共同速度(以上兩格填“AB或“BC"或“CD"或"DE”)(2)已測得小車A的質(zhì)量m1=040kg，小車B的質(zhì)量m2=020kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前mAvA+mBvB=_kg·ms；碰后mAvA+mBvB=_kg·ms并比較碰撞前后兩個(gè)小車質(zhì)量與速度的乘積之和是否相等5某同學(xué)用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置C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(gè)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C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是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，P，為未放被碰小球B時(shí)A球的平均落點(diǎn)，M為與B球碰后A球的平均落點(diǎn)，N為被碰球B的平均落點(diǎn)若B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊(注意MA>MB)(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)為_cm(2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量?答：_ (填選項(xiàng)號)A水平槽上未放B球時(shí)，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 BA球與B球碰撞后，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C測量A球或B球的直徑 D測量A球和B球的質(zhì)量 E測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度 6某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)；氣墊導(dǎo)軌裝置如圖(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通人壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，如圖(b)所示，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： 安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； 向氣墊導(dǎo)軌通人壓縮空氣；把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器越過彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先_，然后_，讓滑塊1帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出較理想的紙帶如下圖所示：測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g；試完善實(shí)驗(yàn)步驟的內(nèi)容。 (2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔002 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為 kg·ms；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_kg·ms(保留三位有效數(shù)字)。 (3)試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_。 【典型例題】.答案：（1）60cm（2）t/2（3）碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和相等.【針對訓(xùn)練】1.D 2.C3. 2gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos)1/2 2gl(1-cos/)1/2 、 2gl(1-cos/)1/2 4. 解析 (1)小車A碰前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打在紙帶上的點(diǎn)應(yīng)該是間距均勻的，故計(jì)算小車碰前速度應(yīng)選BC段；CD段上所打的點(diǎn)由稀變密；可見在CD段A、B兩小車相互碰撞A、B撞后一起做勻速運(yùn)動(dòng)，所打出的點(diǎn)又應(yīng)是間距均勻的故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后速度 (2)碰前mAvA十mBVB=0.420kg·m/s 碰后 mAvA/十mBvB=(mA十mB)v=0417kg·ms 其中，vA=BC/t=105ms。 vA=vB= DE/t = 0695ms 通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車的mv之和是相等的 答案 (1)BC DE (2)0420 0417 點(diǎn)評 此題是根據(jù)xx年上海高考題改編的，原題為驗(yàn)證碰撞過程中動(dòng)量守恒，這里結(jié)合所學(xué)內(nèi)容將說法稍作變動(dòng)此題的關(guān)鍵是選擇紙帶上的有效段，”理解為桿么要選擇這樣的有效段(勻速運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)應(yīng)均勻)5. 解析 (1)將l0個(gè)點(diǎn)圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點(diǎn)，可由刻度尺測得碰撞后B球的水平射程約為647cm (2)從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)飛行的時(shí)間t相同，而水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，故水平位移s=vt，所以只要測出小球飛行的水平位移，就可以用水平位移代替平拋初速度，亦即碰撞前后的速度，通過計(jì)算mA·OP，與mA·OM+mB·ON是否相等，即可以說明兩個(gè)物體碰撞前后各自的質(zhì)量與其速度的乘積之和是否相等，故必須測量的是兩球的質(zhì)量和水平射程，即選項(xiàng)A、B、D是必須進(jìn)行的測量。 答案 (1)647cm(642-652cm均可)；(2)A、B、D 點(diǎn)評 本題是xx年全國高考題，該題中利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，巧妙地提供了一種測量碰撞前后的速度的方法，既方便又實(shí)用。6. 先 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 ，然后 放開滑塊1 0.620 0.618 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位空有摩擦