2019年高中物理 第十六章 運(yùn)量守恒定律 第1節(jié) 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量演練知能優(yōu)化 新人教版選修3-51(多選)在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差()A導(dǎo)軌安放不水平B小車(chē)上擋光板傾斜C兩小車(chē)質(zhì)量不相等D兩小車(chē)碰后連在一起解析：選AB.選項(xiàng)A中，導(dǎo)軌不水平，小車(chē)速度將受重力的影響，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差；選項(xiàng)B中，擋光板傾斜會(huì)導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車(chē)通過(guò)的位移，使計(jì)算速度出現(xiàn)誤差，所以答案應(yīng)為A、B.2(多選)在做利用懸線懸掛等大的小球探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是()A懸掛兩球的細(xì)線長(zhǎng)度要適當(dāng)且等長(zhǎng)B由靜止釋放小球以便較準(zhǔn)確地計(jì)算小球碰前的速度C兩小球必須都是剛性球且質(zhì)量相同D兩小球碰后可以粘合在一起共同運(yùn)動(dòng)解析：選ABD.兩線等長(zhǎng)能保證兩球正碰，也就是對(duì)心碰撞，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，所以A正確由于計(jì)算碰撞前速度時(shí)用到了mghmv20，即初速度為0時(shí)碰前的速度為v，B正確本實(shí)驗(yàn)中對(duì)小球的材質(zhì)性能無(wú)要求，C錯(cuò)誤兩球正碰后，有各種運(yùn)動(dòng)情況，所以D正確3(多選)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列哪些操作是正確的()A相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了改變兩車(chē)的質(zhì)量B相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)D先釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源解析：選BC.車(chē)的質(zhì)量可以用天平測(cè)量，沒(méi)有必要一個(gè)用撞針而另一個(gè)用橡皮泥配重這樣做的目的是為了碰撞后兩車(chē)粘在一起有共同速度，選項(xiàng)B正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源，C項(xiàng)正確4在利用平拋運(yùn)動(dòng)做“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)中，安裝斜槽軌道時(shí)，應(yīng)讓斜槽末端的切線保持水平，這樣做的目的是()A入射球得到較大的速度B入射球與被碰球?qū)π呐鲎埠笏俣染鶠樗椒较駽入射球與被碰球碰撞時(shí)動(dòng)能無(wú)損失D入射球與被碰球碰撞后均能從同一高度飛出解析：選B.實(shí)驗(yàn)中小球能水平飛出是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，只有這樣才能使兩個(gè)小球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等5“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，入射小球質(zhì)量m115 g，原來(lái)靜止的被碰小球質(zhì)量m210 g，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得它們?cè)谂鲎睬昂蟮膞t圖象如圖所示，由圖可知，入射小球碰撞前的m1v1是_，入射小球碰撞后的m1v1是_，被碰小球碰撞后的m2v2是_由此得出結(jié)論_解析：由題圖可知碰撞前m1的速度大小v1 m/s1 m/s故碰撞前的m1v10.0151 kgm/s0.015 kgm/s碰撞后m1的速度大小v1 m/s0.5 m/sm2的速度大小v2 m/s0.75 m/s故m1v10.0150.5 kgm/s0.007 5 kgm/sm2v20.010.75 kgm/s0.007 5 kgm/s可知m1v1m1v1m2v2.答案：0.015 kgm/s0.007 5 kgm/s0007 5 kgm/s碰撞中mv的矢量和是守恒的量6用如圖所示的裝置可以完成“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)(1)若實(shí)驗(yàn)中選取的A、B兩球半徑相同，為了使A、B發(fā)生一維碰撞，應(yīng)使兩球懸線長(zhǎng)度_，懸點(diǎn)O1、O2之間的距離等于_(2)若A、B兩球的半徑不相同，利用本裝置能否完成實(shí)驗(yàn)？如果你認(rèn)為能完成，請(qǐng)說(shuō)明如何調(diào)節(jié)？解析：(1)為了保證一維碰撞，碰撞點(diǎn)應(yīng)與兩球在同一條水平線上故兩球懸線長(zhǎng)度相等，O1、O2之間的距離等于球的直徑(2)如果兩球的半徑不相等，也可完成實(shí)驗(yàn)調(diào)整裝置時(shí)，應(yīng)使O1、O2之間的距離等于兩球的半徑之和，兩球靜止時(shí)，球心在同一水平高度上答案：(1)相等球的直徑(2)見(jiàn)解析7把兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不等的金屬球用細(xì)線連接起來(lái)，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，置于摩擦可以忽略不計(jì)的水平桌面上，如圖所示，現(xiàn)燒斷細(xì)線，觀察兩球的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)行必要的測(cè)量，探究物體間發(fā)生相互作用時(shí)的不變量測(cè)量過(guò)程中：(1)還必須添加的器材有_(2)需直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是_解析：兩球被彈開(kāi)后，分別以不同的速度離開(kāi)桌面做平拋運(yùn)動(dòng)，兩球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，均為t(h為桌面離地的高度)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由兩球落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離xvt，知兩物體水平速度之比等于它們的射程之比，即v1v2x1x2，因此本實(shí)驗(yàn)中只需測(cè)量x1、x2即可測(cè)量x1、x2時(shí)需準(zhǔn)確記下兩球落地點(diǎn)的位置，故需要直尺、紙、復(fù)寫(xiě)紙、圖釘、細(xì)線、鉛錘和木板等若要探究m1x1m2x2或m1xm2x或是否成立，還需要用天平測(cè)量?jī)汕虻馁|(zhì)量m1、m2.答案：(1)直尺、紙、復(fù)寫(xiě)紙、圖釘、細(xì)線、鉛錘、木板、天平(2)兩球的質(zhì)量m1、m2以及它們做平拋運(yùn)動(dòng)的射程x1、x28(xx寧波高二檢測(cè))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(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)甲的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)甲使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)乙相碰并粘合成一體，而后兩車(chē)?yán)^續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示在小車(chē)甲后連著紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50 Hz，長(zhǎng)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，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距并標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選_段計(jì)算小車(chē)甲的碰前速度，應(yīng)選_段來(lái)計(jì)算小車(chē)甲和乙碰后的共同速度(以上兩空選填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已測(cè)得小車(chē)甲的質(zhì)量m甲0.40 kg，小車(chē)乙的質(zhì)量m乙0.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前m甲v甲m乙v乙_kgm/s；碰后m甲v甲m乙v乙_kgm/s.(3)通過(guò)計(jì)算得出的結(jié)論是什么？_解析：(1)觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，點(diǎn)跡均勻的階段BC應(yīng)為小車(chē)甲與乙碰前的階段，CD段點(diǎn)跡不均勻，故CD應(yīng)為碰撞階段，甲、乙碰撞后一起勻速直線運(yùn)動(dòng)，打出間距均勻的點(diǎn)，故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后共同的速度(2)v甲1.05 m/s，v0.695 m/sm甲v甲m乙v乙0.420 kgm/s碰后m甲v甲m乙v乙(m甲m乙)v0.600.695 kgm/s0.417 kgm/s.(3)在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車(chē)的mv之和是相等的答案：(1)BCDE(2)0.4200.417(3)在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車(chē)的mv之和是相等的