实验探究碰撞中的不变量习题.doc

1、实验：探究碰撞中的不变量1.两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前 ( )A两球的质量相等B两球的速度大小相同C两球的质量与速度的乘积之和的大小相等D以上都不能断定，2.在探究碰撞中的不变量实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让 B 球静止，拉起 A 球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量 A 球被拉起的角度 1，及它们碰后摆起的最大角度 2 之外，还需测量_( 写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的守恒量。用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足的关系是_。3 “探究碰撞中的不变量 ”的实验中，入射

2、小球 m115g，原来静止的被碰小球 m210g，由实验测得它们在碰撞前后的 xt 图象如图，可知入射小球碰撞后的 m1v1 是_，入射小球碰撞前的 m1v1 是_，被碰撞后的 m2v2 是_。由此得出结论_。4某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B 两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中 PQ 是斜槽， QR 为水平槽，实验时先使 A球从斜槽上某一固定位置 C 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸 上，留下痕迹，重复上述操作 10 次，得到 10 个落点痕迹，再把 B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让 A 球仍从位置 C 由静止开始滚下，和 B 球碰撞后，A、B 球分别在记录纸上留下各

3、自的落点痕迹，重复这种操作 10 次，图中 O 是水平槽末端口在 记录纸上的垂直投影点， P，为未放 被碰小球 B 时 A 球的平均落点，M 为与 B 球碰后 A 球的平均落点，N 为被碰球 B 的平均落点若 B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于 OP， ，米尺的零点与 O 点对齐(注意 MAMB)(1)碰撞后 B 球的水平射程应为_ cm(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答： (填选项号)A水平槽上未放 B 球时，测量 A 球落点位置到 O点的距离BA 球与 B 球碰撞后，测量 A 球落点位置到 O 点的距离C测量 A 球或 B 球的直径D测量 A 球和 B

4、球的质量E测量 G 点相对于水平槽面的高度5.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，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，探究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)需直接测量的数据是_；(3)若 mv 为所探究的守恒量，需要验算的表达式如何表示？_。6如图所示“为探究碰撞中的不变量 ”的实验装置示意图。(1)因为下落高度相同的平抛小球( 不计空气阻力) 的飞行时间相同，所以我们在实验中可以用_作为时间单位。(2)本实验中，实验必须要求的条件是( )A斜槽轨道必须是光滑的B斜槽轨道末端点的切线是

5、水平的C入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放D入射球与被碰球满足 mamb，r ar b(3)图中 M、P 、N 分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是( )Am aONm aOP mbOMB maOPm aONm bOMC maOPm aOMm bONDm aOMm aOPm bON7某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通人压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图(b)所示

6、，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。(1)下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导 轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通人压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射 架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并 固定在滑块 1 的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块 2 放在气垫导轨的中间；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如下图所示：测得滑块 1(包括撞针)的质量为 310g，滑块 2(包括橡皮泥) 的质量为 205g；试完善实验步骤的内容

7、。(2)已知打点计时器每隔 002 s 打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为_kgms；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为_kgms(保留三位有效数字)。(3)试说明(2) 问中两结果不完全相等的主要原因是_1.C 2.答案：两球质量 mA、mBmA (mA mB)1 cos1 1 cos23 答案：0.007 5kgm/s 0.015 kgm/s0007 5 kgm/s 碰撞中 mv 的矢量和是守恒量4. 解析 (1)将 l0 个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后 B 球的水平射程约为 647cm(2)从同一高度做平抛运动飞行的时间 t 相

8、同，而水平方向为匀速运动，故水平位移 s=vt，所以只要测出小球飞行的水平 位移，就可以用水平位移代替平抛初速度，亦即碰撞前后的速度，通过计算 mAOP，与 mAOM+mBON是否相等，即可以说明两个物体碰撞前后各自的质量与其速度的乘积之和是否相等，故必须测量的是两球的质量和水平 射程，即选项 A、B、D 是必须进行的测量。答案 (1)647cm(642-652cm 均可) ；(2)A、B 、D5 答案：(1)刻度尺 天平 (2) 两物体的质量 m1、m2 和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离 s1、s2 (3)m1s1m2s26.答案：(1)平抛时间 (2)B 、C 、D (3)C解析：

9、(1) 在此实验装置中两球的飞行时间相同，实验中可用平抛时间作为时间单位，从而变比较速度大小为比较水平位移的大小。(2)选 B、C、D。此实验要求两小球平抛。所以应使斜槽末端点的切线是水平的，B 对。要求碰撞时入射小球的速度不变，应使入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放即可，C 对，A 错。为使入射小球不返回且碰撞时为对心正碰，应使 mamb 且 rarb，D 对。(3)选 C。实验中要验证 mav1mav1mbv2，取平抛时间为时间单位，则变为 ma ma mb ，即 maOPmaOMmbON 。OPt OMt ONt7. 先 接通打点计时器的电源 ，然后 放开滑块 1 0.620 0.618纸带与打点计时器的限位空有摩擦