浙江专版2019年高中物理第十六章动量守恒定律课时跟踪检测十九实验探究碰撞中的不变量含解析新人教版选修3 .doc

实验：探究碰撞中的不变量一、选择题1在气垫导轨上进行实验时首先应该做的是()A给气垫导轨通气B把光电计时器进行归零处理C把滑块放在导轨上D检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时解析：选A为保护气垫导轨，实验时应该先给它通气，后进行实验。选项A正确。2在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，用到的测量工具有()A停表、天平、刻度尺B弹簧测力计、停表、天平C天平、刻度尺、光电计时器D停表、刻度尺、光电计时器解析：选C用天平测滑块质量，用刻度尺测挡光片的宽度。运动时间是指挡光片通过光电门的时间，由光电计时器计时，因此不需要停表。C正确。3(多选)在做探究碰撞中的不变量实验时，实验所必需的条件是()A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端的切线是水平的C入射球每一次都要从同一高度由静止滚下D碰撞的瞬间，入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行解析：选BCD探究碰撞中的不变量实验，要求入射小球每次到槽口时，具有相同的速度，所以应从槽上同一位置滚下，但斜槽不需要光滑，选项A错误，选项C正确；由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动，且抛物线在同一平面，选项B、D正确。4(多选)在做“探究碰撞中的不变量”实验时，必须测量的物理量是()A入射小球和被碰小球的质量B入射小球和被碰小球的半径C入射小球从静止释放时的起始高度D斜槽轨道的末端到地面的高度E不放被碰小球时，入射小球飞出的水平射程F入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平射程解析：选AEF从同一高度做平抛运动，飞行时间t相同，所以需要测出的量有：未碰时入射小球的水平射程，碰后入射小球的水平射程，被碰小球的水平射程，入射小球、被碰小球的质量。二、非选择题5如图(a)所示，在水平光滑轨道上停放着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器。甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图(b)所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车速度大小为_ m/s，碰撞后两车的共同速度大小为_ m/s。解析：由题图(b)可知，碰撞前x1.2 cm，碰撞后x0.8 cm，T0.02 s，由公式v得v0.6 m/s，v0.4 m/s。答案：0.60.46如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和带固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做探究碰撞中不变量的实验：(1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。(2)按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A运动至C的时间t1，B运动至D的时间t2。(3)重复几次取t1、t2的平均值。请回答以下几个问题：在调整气垫导轨时应注意_；应测量的数据还有_；作用前A、B两滑块的速度与质量乘积之和为_，作用后A、B两滑块的速度与质量乘积之和为_。解析：为了保证滑块A、B作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要用水平仪加以调试。要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度，需测出A至C的时间t1和B至D的时间t2，并且要测量出两滑块到挡板的运动距离L1和L2，再由公式v求出其速度。设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA，vB。碰前两滑块静止，v0，速度与质量乘积之和为0；碰后两滑块的速度与质量乘积之和为(Mm)M。答案：用水平仪测量并调试使得导轨水平A至C的距离L1、B至D的距离L20(Mm)M7.某同学把两块大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时的守恒量。(1)该同学还必须有的器材是_、_。 (2)需要直接测量的数据是_。(3)用所得数据验证守恒量的关系式为_。解析：两物体弹开后各自做平抛运动，根据平抛运动知识可知两物体在空中运动的时间相等。所需验证的表达式为m1v1m2v2，两侧都乘以时间t，有m1v1tm2v2t，即m1s1m2s2。答案：(1)刻度尺天平(2)两物体的质量m1、m2两物体落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2(3)m1s1m2s28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s3.00 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_ kgm/s，烧断细线后m1v1m2v2_kgm/s。可得到的结论是_。 解析：取向左方向为正，两滑块速度v10.094 m/s，v20.143 m/s。烧断细线前两滑块静止，所以：m1v1m2v20烧断细线后m1v1m2v2(0.1700.0940.1100.143) kgm/s2.5104 kgm/s，在实验允许的误差范围内，m1v1m2v2m1v1m2v2。答案：0.0940.14302.5104在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积矢量和为不变量