高中物理动量守恒定律1试验：探究碰撞中的不变量检测新人教版VIP专享VIP免费

第十六章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量1．某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量．器材有：打点计时器、低压交流电源(频率为50Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平．该同学设计的实验步骤如下：A．用天平测出小车A的质量mA＝0.4kg，小车B的质量mB＝0.2kgB．更换纸带重复操作三次C．小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带(纸带穿过打点计时器)，把小车B放在长木板中间D．把长木板平放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源E．接通电源，并给小车A一定的初速度vA(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来________．(2)打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如图所示，根据纸带数据完成下表．项目碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量/kg速度/(m·s－1)vm/(m·s－1·kg－1)mv/(kg·m·s－1)mv2/(kg·m2·s－2)(3)根据以上数据猜想碰撞前后不变量的表达式为__________．解析：(1)按照先安装，后实验，最后重复的顺序，该同学正确的实验步骤为ADCEB.(2)碰撞前后均为匀速直线运动，由纸带上的点迹分布求出速度．碰后小车A、B合为一体，求出A、B整体的共同速度．注意打点计时器的频率为50Hz，打点时间间隔为0.02s，通过计算得下表所示数据．项目碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量/kg0.40.20.6速度/(m·s－1)3.002.0vm/(m·s－1·kg－1)7.503.3mv/(kg·m·s－1)1.201.2mv2/(kg·m2·s－2)3.602.4(3)由表中数值可看出mv一行中数值相同，可猜想碰撞前后不变量的表达式为：mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v.答案：(1)ADCEB(2)见解析(3)mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)v2．(1)利用气垫导轨通过频闪照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验．实验要求研究两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种情况，若要求碰撞时动能损失最大应选下图中的________(填“甲”或“乙”)；若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的________(填“甲”或“乙”)(甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥)．图甲图乙(2)某次实验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用频闪照相的方法连续4次拍摄得到的照片如图丙所示．已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10cm处．若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的________________时刻，A、B两滑块质量比mA∶mB＝__________．图丙解析：(1)若要求碰撞时动能损失最大，则需两物体碰撞后结合在一起，故应选图中的乙；若要求碰撞动能损失最小则应使两物体发生完全弹性碰撞，即选图中的甲；(2)由图可知，第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10cm处；第二次A在x＝30cm处；第三次A在x＝50cm处；碰撞在x＝60cm处，从第三次闪光到碰撞的时间为T2，则可知碰撞发生在第1次闪光后的2.5T时刻；若设碰前A的速度为v，则碰后A的速度为－v2，B的速度为v，根据动量守恒定律可得：mAv＝－mA·v2＋mB·v，解得：mAmB＝23.答案：(1)乙甲(2)2.5T2∶33．如图所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10Hz.开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用细绳连接，细绳烧断后，两个滑块向相反方向运动．已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，根据照片记录的信息，细绳烧断后，A滑块做________运动，其速度大小为________m/s，本实验得出的结论是___________________________．解析：由题图可知，细绳烧断后A、B均做匀速直线运动，开始时：vA＝0，vB＝0，A、B被弹开后，v′A＝0.09m/s，v′B＝0.06m/s，mAv′A＝0.2×0.09kg·m/s＝0.018kg·m/s，mBv′B＝0.3×0.06kg·m/s＝0.018kg·m/s，由此可得：mAv′A＝mBv′B，即0＝mBv′B－mAv′A.结论：两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒．答案：匀速直线0.09两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒4.用如图所示装置探究碰撞中的不变量，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，离地面高度为H，O点到A球球心距离为L，使悬线在A球...