高中物理实验探究碰撞中的不变量课时训练1(含解析)新人教版选修35

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2015高中物理实验探究碰撞中的不变量课时训练1(含解析)新人教版选修3_5

课时训练1 实验:探究碰撞中的不变量一、非标准1.如图所示,球m1从斜槽某一高度由静止滚下,落到水平面上的P点。

今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2,仍让球m1从斜槽滚下,并与球m2正碰后使两球落地,球m1和m2的落地点分别是M、N。

已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。

则实验必须满足的条件是( )A.轨道末端的切线必须是水平的B.斜槽轨道必须光滑C.m1=m2D.m1<m2答案:A解析:轨道末端水平可以保证小球做平抛运动,故A项正确。

斜槽是否光滑对实验几乎无影响,但质量m1应大于m2,否则入射球会反弹,从而引起较大的误差,故B、C、D项错误。

2.(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中,哪些因素可导致实验误差偏大( )A.导轨安放不水平B.小车上挡光板倾斜C.两小车质量不相等D.两小车碰后连在一起答案:AB解析:导轨不水平,小车速度将会受重力影响;挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移,导致速度计算出现误差。

3.“探究碰撞中的不变量”的实验中,入射小球m1=15g,原来静止的被碰小球m2=10g,由实验测得它们在碰撞前后的x t图象如图所示,可知入射小球碰撞前的m 1v1是,入射小球碰撞后的m1v1'是,被碰小球碰撞后的m2v2'是。

由此得出结论。

答案:0.015kg·m/s0.0075kg·m/s0.0075kg·m/s碰撞中mv的矢量和是守恒量解析:由x t图象可知,入射小球的速度v 1=1m/s,碰后速度变为v1'=0. 5m/s,被碰小球的速度变为v2'=0.75m/s,故m1v1=0.015 kg·m/s,m1v1'=0.0075kg·m/s,m2v2'=0.0075kg·m/s,可知,m1v1=m1v1'+m2v2',即碰撞前后mv的矢量和守恒。

人教版高二选修3-5 探究碰撞中的不变量同步练习(带答案)

探究碰撞中的不变量同步练习一、单选题1.对于实验最终的结论m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′，下列说法正确的是()A. 仅限于一维碰撞B. 任何情况下m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2也一定成立C. 式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小D. 式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积的矢量和2.在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，设入射球和被碰球的质量为m1、m2，为了减小实验误差，下列说法中正确的是()A. m1=m2B. m1<m2C. 降低碰撞实验器的高度D. 入射球释放的高度要适当高一些3.在“探究碰撞中的不变量”实验中，关于实验器材和情景的说法，正确的是()A. 只能用两个质量相等的物体碰撞来进行实验B. 只能用运动物体和静止物体碰撞来进行实验C. 只能用两个质地(材料)相同的物体碰撞来进行实验D. 实验中，两物体碰撞后不一定要分开，碰后粘在一起也符合要求4.在“验证动量守恒定律”的实验中，下列仪器中不需要的有()A. 秒表B. 毫米刻度尺C. 天平D. 圆规5.某同学利用如图所示的装置做《验证动量守恒定律的实验》，已知两球的质量分别为m1、m2(且m1>m2)，关于实验下列说法正确的()(填选项前的字母)A. 如果M是m2的落点，则该同学实验过程中必有错误B. 斜槽轨道必须很光滑C. 实验需要验证的是m1⋅OP=m2⋅OˈM+m1⋅OND. 实验需要秒表、天平、圆规等器材6.如图是验证碰撞中的动量守恒的实验装置的示意图。

本实验的结论应该是入射小球在碰撞前瞬间的初动量p和碰后两小球的动量之和p′大小相同，方向也相同。

在实验操作完全正确的情况下，实际测量的结果p和p′是会有差别的。

引起这些差别的最主要原因是以下的列出的哪一项()A. 两小球的碰撞不是弹性的，碰撞中有机械能损失B. 碰后两小球不是同时离开轨道末端的C. 入射小球和斜槽轨道间的摩擦D. 两小球做平抛运动过程受到的空气阻力7.下列关于“探究碰撞中的不变量”实验叙述中不正确的是()A. 实验中探究不变量的对象是相互碰撞的两个物体组成的系统B. 实验对象在碰撞过程中存在内部相互作用的力，但外界对实验对象的合力为零C. 物体的碰撞过程，就是机械能的传递过程，可见，碰撞过程中的不变量就是机械能D. 利用气垫导轨探究碰撞中的不变量，导轨必须保持水平状态8.在验证碰撞中的动量守恒的实验中，关于入射小球在斜槽轨道上释放点的高低对实验影响，下列说法正确的是()A. 释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B. 释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度测量值越精确C. 释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D. 释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，支柱对被碰小球的阻力越小9.某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验．先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把等质量的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．本实验必须测量的物理量有()A. 斜槽轨道末端到水平地面的高度HB. 小球a、b的质量分别为m a、m bC. 小球a、b的半径rD. 小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间E. 记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCF. a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h10.在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差()A. 导轨安放水平B. 小车上挡光板倾斜C. 两小车质量不相等D. 两小车碰后连在一起二、实验题11.用图示装置探究碰撞过程中的不变量．让球A从斜槽上的C点由静止开始滚下来，落到水平面上的P点，在斜槽的末端放上与A球大小相同的球B.球A仍从斜槽的C 点由静止开始滚下来，碰撞后A、B分别落在水平面上的M点和N点．实验中使斜槽末端保持水平且距离水平面的高度为h，O为斜槽末端在水平面上的投影，小球A、B做平抛运动的时间为t.某次实验中测得小球A、B的直径为d，M、P、N到O的距离分别为x M、x P、x N，A、B的质量分别为m A和m B．(1)下列说法中正确的是()A.斜槽末端必须保持水平，这是为了保证碰撞为一维碰撞B.斜槽轨道必须是光滑的，这样才能保证小球A每次与B碰前的速度大小相同C.球A的质量必须比球B的质量大，这样能保证球A在碰撞前后速度方向相同D.为了精确探究，必须测量小球A、B做平抛运动的下落高度h和时间t(2)如果在碰撞中质量与速度的乘积是一个不变量，则可以得到的关系式是_______________________．(3)如果在碰撞前后两球A、B的总动能不变，则可以得到的关系式是_________________________．(4)某同学在实验报告中记录的实验数据为x M=10.00cm，x P=40.00cm，x N=120.00cm，A、B的质量分别为4m和m，老师的评语是“实验数据不真实”.请你通过计算说明老师做此判断的理由．12.如图所示，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的关系．(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的．但是，可以通过仅测量________(填选项前的符号)，间接地解决这个问题．A.小球抛出点距地面的高度HB.小球开始释放的高度hC.小球做平抛运动的射程D.小球释放点到落地点的高度ℎ+H(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影．实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是________.(填选项前的符号)A.测量小球m1开始释放的高度hB.用天平测量两个小球的质量m1、m2C.测量抛出点距地面的高度HD.测量平抛射程OM、ON13.某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图4所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通光电计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1=10.01ms，通过光电门2的挡光时间Δt2=49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3=8.35ms；⑧测出挡光片的宽度d=5mm，测得滑块1的质量为m1=300g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2=200g；(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A.________________________________________________________________________；B.________________________________________________________________________．②碰撞前滑块1的速度v1为__________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为__________m/s；滑块2的速度v3为__________m/s；(结果均保留两位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)a.________________________________________________________________________；b.________________________________________________________________________．14.在实验室里为了探究碰撞中的不变量，一般采用如图甲、乙所示的两种装置．(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则()A.m1>m2，r1>r2B.m1>m2，r1<r2C.m1>m2，r1=r2D.m1<m2，r1=r2(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是()A.直尺B.游标卡尺C.天平D.弹簧测力计E.秒表(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“探究碰撞中的不变量”的结论为_____________.(用装置图中的字母表示)答案和解析1.DA、探究碰撞中的不变量”实验虽然是在一维情况下设计的实验，但结论具有普遍性，对各种碰撞均成立，故A错误；B、如果发生的是非弹性碰撞，则机械能不守恒，故B错误；C、动量是矢量，其方向与速度方向相同，故式中的速度应包括大小和方向，故C错误；D、系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，故不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和，故D正确。

人教版高中物理选修3-5实验：探究碰撞中的不变量第1课时名师精编作业

高中物理人教版选修3-516.1 实验：探究碰撞中的不变量一、实验题1．某实验小组在“实验：探究碰撞中的不变量”的实验中，采用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来进行探究。

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G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末端的地方，让A球仍从位置G自静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。

重复这种操作10次。

图中的O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点。

B球落点痕迹如图所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点与O点对齐。

（1）碰撞后B球的水平射程应取为cm。

（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？（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；B、A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球或B球的质量（或两球质量之比）；E、测量G点相对水平槽面的高度。

2．某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A前端装有橡皮泥，推动小车A 使之匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动。

他设计的装置如下图所示，在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz。

⑴木板的一端下边垫着小木片用以。

⑵在实验中，需要的测量工具有（）A、弹簧测力计B、毫米刻度尺C、天平D、螺旋测微器⑶已测得小车A(包括橡皮泥)的质量为m1=0.310kg，小车B(包括撞针)的质量为m2=0.205kg，由以上测量可得：（结果保留三位有效数字）碰前两车质量与速度乘积之和为kg·m/s碰后两车质量与速度乘积之和为kg·m/s⑷结论：。

3．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动量守恒．（1）该同学还必须有的器材是；（2）需要直接测量的数据是；（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是．4．（1）利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验。

河北省邢台市高中物理16.1实验：探究碰撞中的不变量课时练习新人教版选修3_5

16.1实验：探究碰撞中的不变量1．(多选)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”实验时，下列哪些操作是正确的( ) A．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源2．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差( )A．导轨安放不水平 B．小车上挡光板倾斜 C．两小车质量不相等 D．两小车碰后连在一起3．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4．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1＝15 g，原来静止的被碰小球m2＝10 g，由实验测得它们在碰撞前后的xt图像如图所示，由图可知，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________。

由此得出结论__________________________。

5．如图16114甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、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，如图所示，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，如图乙所示，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。

6．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。

人教版高中物理选修3-5实验：探究碰撞中的不变量名师精编作业

课时训练1实验:探究碰撞中的不变量题组一用气垫导轨探究一维碰撞中的不变量1.(多选)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D.停表、刻度尺解析: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。

答案:C2.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.给光电计时器进行归零处理C.把滑块放到导轨上D.检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时解析:为保护气垫导轨,实验时应该先给它通气。

A正确。

答案:A3.(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中,哪些因素可导致实验误差偏大()A.导轨安放不水平B.小车上挡光板倾斜C.两小车质量不相等D.两小车碰后连在一起解析:导轨不水平,小车速度将会受重力影响;挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移,导致速度计算出现误差。

答案:AB题组二用摆球探究一维碰撞中的守恒量4.(多选)如图所示,在利用悬线悬挂两个等大小球探究碰撞中的不变量的实验中,下列说法正确的是()A.悬挂两球的细绳长度要适当,且等长B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C.两小球必须都是刚性球,且质量相同D.两小球碰后可以粘在一起共同运动解析:两绳等长能保证两球正碰,以减小实验误差,所以选项A正确。

由于计算碰撞前速度时用到了mgh=mv2-0,即初速度为0,选项B正确。

本实验中对小球的性能无要求,选项C错误。

两球正碰后,若不粘在一起,会有各种运动情况,所以选项D正确。

答案:ABD5.用如图所示装置做“探究碰撞中的不变量”的实验,质量为m A的钢球A用细线悬挂于O点,质量为m B的钢球B放在离地面高度为h的小支柱N上,O点到A球球心的距离为l,使悬线在A球释放前伸直,且线与竖直线的夹角为α,A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰。

高中物理 16.1实验探究碰撞中的不变量(精讲优练课型) 新人教版选修3-5

利用气垫导轨进行实验的两种情况
方案二:利用等长悬绳悬挂等大小球实现一维碰撞
实验装置如图所示。把两个小球用细线悬起来,一个小球静止,拉起另一个小球,放开后它们相碰。
(1)质量的测量:用天平测量。 (2)速度的测量:可以测量小球被拉起的角度,计算出碰撞前小球的速度;测量被撞小球摆起的角度,计算碰撞后的速度。 (3)可采用在小球上贴胶布的方式来改变碰撞中的能量损失。
碰撞后 m1v′1+m2v′2
m1v12m2v22 v 1 v 2 m1 m2
【误差分析】 1.系统误差: (1)碰撞是否为一维碰撞,设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。 (2)碰撞中其他力(例如,摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。实验中要合理控制实验条件,避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。 2.偶然误差:测量和读数的准确性带来的误差,实验中应规范测量和读数,同时增加测量次数,取平均值,尽量减小偶然误差的影响。
m
mv/(kg·m·s-1) mv2/(kg·m2·s-2)
碰撞前
A车 B车
0.4
0.2
3.0
0
7.5
0
1.2
0
3.6
0
碰撞后 AB整体
0.6 2.0 3.3 1.2 2.4
(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)见正确解答 (3)mAvA+mBvB=(mA+mB)v
为
。
【正确解答】物体离开桌面后做平抛运动,取右边物体的初速度方向
为正方向,设两物体质量和平抛初速度分别为:m1、m2,v1、v2,平抛运动的水平位移分别为x1、x2,平抛运动的时间为t。需要验证的方程: 0=m1v1-m2v2,其中:vx1t =1 ,v2x=t 2 ,代入得到m1x1=m2x2,故需要测量两物体的质量m1和m2,两物体落地点到桌面边缘的水平距离为x1、x2, 需要的器材为刻度尺、天平。

高中物理第16章动量守恒定律 16.1 实验探究碰撞中的不变量课时作业新人教版选修35

16.1实验探究碰撞中的不变量题组一对基本实验原理的理解1．(多选)在利用细绳悬挂等大小球“探究碰撞中的不变量”的实验中，下列说法正确的是( )A ．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B ．由静止释放小球，以便较准确地计算小球碰前速度C ．两小球必须都是刚性球，且质量相同D ．两小球碰后可以粘在一起共同运动答案 ABD解析两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A 正确；由于计算碰撞前速度时用到了mgh ＝12mv 2－0，即初速度要求为0，B 正确；本实验中对小球是否有弹性无要求，C 错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以D 正确．2．(多选)在“探究碰撞中的不变量”的实验中，若用气垫导轨和光电计时装置进行探究，则需要的测量仪器(或工具)有( ) A ．秒表 B ．天平C ．毫米刻度尺D ．螺旋测微器答案 BC解析在该实验中，需要测量物体的质量和挡光片的宽度，即需要天平和毫米刻度尺． 3．(多选)若用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”的实验，下列操作正确的是( ) A ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量 B ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起 C ．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车 D ．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源答案 BC解析相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动，这种情况能得到能量损失最大的碰撞，选项A 错、B 正确；应当先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车，若小车释放以后再接通电源，纸带上能打上点的距离较短，不容易得到实验数据，故选项C 正确、D 错．4．(多选)在“探究碰撞中的不变量”的实验中，对于最终的结论m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′，下列说法正确的是( )A ．仅限于一维碰撞B ．任何情况下m 1v 21＋m 2v 22＝m 1v 1′2＋m 2v 2′2也一定成立 C ．式中的v 1、v 2、v 1′、v 2′都是速度的大小D ．式中的不变量是m 1和m 2组成的系统的质量与速度的乘积之和答案 AD解析这个实验是在一维情况下设计的实验，其他情况未做探究；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前、后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢量，应考虑方向．故选项A 、D 正确．题组二数据处理及误差分析5．用图1所示装置研究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度9.0 mm ，两滑块被弹簧弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s ，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s ，左侧滑块质量100 g ，左侧滑块m 1v 1大小________g·m/s，右侧滑块质量149 g ，两滑块质量与速度乘积的矢量和m 1v 1＋m 2v 2＝________g·m/s.图1答案 22.5 0解析左侧滑块的速度为：v 1＝d 1t 1＝9.0×10－3 m 0.040 s＝0.225 m/s则左侧滑块m 1v 1＝100 g×0.225 m/s＝22.5 g·m/s 右侧滑块的速度为：v 2＝d 2t 2＝9.0×10－30.060m/s ＝0.15 m/s则右侧滑块m 2v 2＝149 g×(－0.15 m/s)≈－22.4 g·m/s 可见在误差允许的范围内两滑块m 1v 1＋m 2v 2≈0.6．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m 1＝170 g ，右侧滑块质量m 2＝110 g ，挡光片宽度d ＝3.00 cm ，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图2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Δt 1＝0.32 s ，Δt 2＝0.21 s ．则两滑块的速度大小分别为v 1′＝________m/s ，v 2′＝________m/s(保留三位有效数字)．烧断细线前m 1v 1＋m 2v 2＝________kg·m/s ，烧断细线后m 1v 1′＋m 2v 2′＝________kg·m/s.可得到的结论是________．(取向左为速度的正方向)图2答案 0.0938 0.143 0 2.16×10－4在实验误差允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量解析两滑块速度v 1′＝d Δt 1＝3.00×10－20.32m/s≈0.0938 m/s，v 2′＝－d Δt 2＝－3.00×10－20.21m/s≈－0.143 m/s ，烧断细线前m 1v 1＋m 2v 2＝0烧断细线后m 1v 1′＋m 2v 2′＝(0.170×0.0938－0.110×0.143)kg·m/s ＝2.16×10－4kg·m/s，在实验误差允许的误差范围内，m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′7．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m 1＝15 g ，原来静止的被碰小球m 2＝10 g ，由实验测得它们在碰撞前、后的x －t 图象如图3所示，由图可知，入射小球碰撞前的m 1v 1是________，入射小球碰撞后的m 1v 1′是________，被碰小球碰撞后的m 2v 2′是________，由此得出结论____________________.图3答案 0.015 kg·m/s 0.007 5 kg·m/s 0.007 5 kg·m/s 碰撞中mv 的矢量和是守恒量解析由题图可知碰撞前入射小球m 1的速度大小v 1＝0.20.2m/s ＝1 m/s ，故碰撞前m 1v 1＝0.015×1 kg·m/s＝0.015 kg·m/s. 碰撞后入射小球m 1的速度大小v 1′＝0.3－0.20.4－0.2m/s ＝0.5 m/s ，被碰小球m 2的速度大小v 2′＝0.35－0.20.4－0.2m/s ＝0.75 m/s ，故m 1v 1′＝0.015×0.5 kg·m/s＝0.007 5 kg·m/s，m 2v 2′＝0.01×0.75 kg·m/s＝0.007 5 kg·m/s，可知m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′，即碰撞中mv 的矢量和是守恒量．题组三实验原理的创新与设计8．如图4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 做探究碰撞中的不变量的实验：图4(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t 1，B 运动至D 的时间t 2.(3)重复几次取t 1、t 2的平均值．请回答以下几个问题：(1)在调整气垫导轨时应注意______________________； (2)应测量的数据还有___________________________；(3)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________________．答案 (1)用水平仪测量并调试使得气垫导轨水平 (2)A 至C 的距离L 1、B 至D 的距离L 2 (3)0 (M ＋m )L 1t 1－M L 2t 2或M L 2t 2－(M ＋m )L 1t 1解析 (1)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．(2)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t 1和B 至D 的时间t 2，并且要测量出两滑块到两挡板的运动距离L 1和L 2，再由公式v ＝x t求出其速度．(3)设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为v A ＝L 1t 1，v B ＝－L 2t 2.碰前两滑块静止，v ＝0，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(M ＋m )L 1t 1－M L 2t 2.若设向右为正方向，同理可得碰后两滑块的速度与质量的乘积之和为M L 2t 2－(M ＋m )L 1t 1. 9．用如图5所示的装置进行以下实验：图5A ．先测出滑块A 、B 的质量M 、m 及滑块与桌面间的动摩擦因数μ，查出当地的重力加速度gB ．用细线将滑块A 、B 连接，使A 、B 间的弹簧压缩，滑块B 紧靠在桌边C ．剪断细线，测出滑块B 做平抛运动的落地点到重垂线的水平距离x 1和滑块A 沿桌面滑行的距离x 2(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母：_________________. (2)若mv 为不变量，需验证的关系式为____________________. 答案 (1)桌面离水平地面的高度h (2)M 2μgx 2－mx 1g2h＝0 解析 (1)要找出碰撞中的不变量，应测出两滑块质量及各自的速度．取向右方向为正方向，剪断细线后，A 向右做匀减速运动，初速度v A ′＝2ax 2＝2μgx 2；B 向左做平抛运动，设桌面高度为h ，则h ＝12gt 2，由－x 1＝v B ′t 得v B ′＝－x 1g 2h，故要求出v B ′，还应测出h .(2)若mv 为不变量，则碰前Mv A ＋mv B ＝0，碰后Mv A ′＋mv B ′＝0，故Mv A ＋mv B ＝Mv A ′＋mv B ′，即M 2μgx 2－mx 1g2h＝0 10．某班物理兴趣小组选用如图6所示装置来“探究碰撞中的不变量”．将一段不可伸长的轻质小绳一端与力传感器(可以实时记录绳所受的拉力)相连固定在O 点，另一端连接小钢球A ，把小钢球拉至M 处可使绳水平拉紧．在小钢球最低点N 右侧放置有一水平气垫导轨，气垫导轨上放有小滑块B (B 上安装宽度较小且质量不计的遮光板)、光电门(已连接数字毫秒计)．当地的重力加速度为g .图6某同学按上图所示安装气垫导轨、滑块B (调整滑块B 的位置使小钢球自由下垂静止在N 点时与滑块B 接触而无压力)和光电门，调整好气垫导轨高度，确保小钢球A 通过最低点时恰好与滑块B 发生正碰．让小钢球A 从某位置释放，摆到最低点N 与滑块B 碰撞，碰撞后小钢球A 并没有立即反向，碰撞时间极短．(1)(多选)为完成实验，除了毫秒计读数Δt 、碰撞前瞬间绳的拉力F 1、碰撞结束瞬间绳的拉力F 2、滑块B 质量m B 和遮光板宽度d 外，还需要测量的物理量有________(用题中已给的物理量符号来表示) A ．小钢球A 质量m A B ．绳长LC ．小钢球从M 到N 运动的时间(2)滑块B 通过光电门时的瞬时速度v B ＝________(用题中已给的物理量符号来表示) (3)实验中的不变量的表达式是：_____________________. (用题中已给的物理量符号来表示)答案 (1)AB (2)dΔt (3)F 1m A L －m 2A gL ＝F 2m A L －m 2A gL ＋mB dΔt解析滑块B 通过光电门时的瞬时速度v B ＝dΔt.根据牛顿第二定律得：F 1－m A g ＝m A v 21L .F 2－m A g ＝m A v 22L.实验中的不变量为：m A v 1＝m A v 2＋m B v B整理得，F 1m A L －m 2A gL ＝F 2m A L －m 2A gL ＋mB dΔt .所以还需要测量小钢球A 的质量m A 以及绳长L .。

高中物理第1节实验：探究碰撞中的不变量节知能演练试题新人教版选修35(1)

第1节实验：探究碰撞中的不变量基础巩固1．(双选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量的实验中，哪些因素可导致实验误差( )A．导轨不水平安放B．小车上挡光板倾斜C．两小车质量不相等D．两小车碰后连在一起分析：在探究碰撞中的不变量时，需要验证两个滑块系统的动量守恒，从该原理出发考虑误差情况．解析：A.导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差，故A正确；B．挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差；故B正确；C．两小车质量不相等，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故C错误；D．两小车碰后连在一起是完全非弹性碰撞，系统碰撞前后动量仍然守恒，故不会导致实验误差，故D错误；综上所述，正确选项为AB.答案：AB2．在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，则下列说法中正确的是( )A．第一、二次入射小球的落点依次是A、BB．第一、二次入射小球的落点依次是C、BC．第二次入射小球和被碰小球将同时落地D．第二次入射小球和被碰小球不会同时落地解析：最远的C点一定是被碰小球的落点，碰后入射小球的速度将减小，因此A、B均错误；由于被碰小球是放在斜槽末端的，因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出，两小球不可能同时落地，C错，D对．答案：D3．(双选)某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中不变量的实验：在小车A的前端黏有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片．则( )A．长木板垫着小木片是为了平衡摩擦，保证小车碰撞前后做匀速运动B．实验过程中应先接通电源，再让小车A运动C．计算碰撞前后小车的速度时，在纸带上任选对应过程的一段即可D．此碰撞中A、B两小车这一系统的机械能守恒分析：实验前要平衡摩擦力．解析：用小木片将长木板一端垫起的目的是平衡摩擦力．答案：AB4．(双选)某同学利用如图所示的装置探究碰撞过程中的不变量，下列说法正确的是( )A．悬挂两球的细绳长度要适当，可以不等长B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C．两小球必须都是钢性球，且质量相同D．两小球碰后可以黏合在一起共同运动解析：两绳等长，能保证两球正碰以减小实验误差，所以A 错误；计算碰撞前速度时用到了mgh ＝12mv 2－0，即初速度为0，B 正确；本实验中对小球的性能无要求，C 错误；两球正碰后，运动情况有多种可能，所以D 正确．答案：BD5．(双选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是( )A ．A 到达最低点时，两球的球心连线可以不水平B ．A 到达最低点时，两球的球心连线要水平C ．多次测量减小误差时，A 球必须从同一高度下落D ．多次测量减小误差时，A 球必须从不同高度下落解析：要保证一维对心碰撞，必须在碰撞时球心在同一高度；多次测量求平均值，必须保证过程的重复性，A 球必须从同一高度下落．答案：BC6．(双选)对于实验最终的结论m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′，下列说法正确的是( ) A ．仅限于一维碰撞B ．任何情况下m 1v 21＋m 2v 22＝m 1v 1′2＋m 2v 2′2也一定成立 C ．式中的v 1、v 2、v 1′、v 2′ 都是速度的大小D ．式中的不变量是m 1和m 2组成的系统的质量与速度乘积之和能力提升答案：AD7．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可以探究mv2这个量(对应于动能)的变化情况. 若采用如图所示弓形弹片弹开滑块的方案，弹开后mv2的总量______(填“大于”、“小于”或“等于”)弹开前的总量，这是因为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.分析：在“探究碰撞中的不变量”的实验中探究“mv2”这个量(对应于动能)的变化情况，方法就是通过测量滑块的速度的变化，判定能量的转化关系．解析：若采用弓形弹片弹开滑块的方案，如图所示，开始时两个滑块都处于静止状态，弹开的过程弹片的弹性势能转化为滑块的动能，所以弹开后mv2的总量大于弹开前的总量．答案：大于弹片的弹性势能转变为滑块的动能，滑块的动能增加．8．某同学把两个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，探究物体间相互作用时的不变量．(1)该同学还必须有的器材是________________________________________________________________________；(2)需要直接测量的数据是________________________________________________________________________；(3)根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为________________________________________________________________________．分析：烧断细线后，两木块离开桌面做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，木块的水平位移可替代平抛运动的初速度．将需要验证的关系速度用水平位移替代．解析：木块离开桌面后做平抛运动，取右边木块的初速度方向为正方向，设两木块质量和平抛初速度分别为：m 1、m 2，v 1、v 2，平抛运动的水平位移分别为s 1、s 2，平抛运动的时间为t .需要验证的方程：0＝m 1v 1－m 2v 2，其中：v 1＝s 1t ，v 2＝s 2t，代入得到m 1s 1＝m 2s 2，故需要测量两木块的质量m 1和m 2，两木块落地点到桌面边缘的水平距离s 1，s 2，需要的器材为刻度尺、天平．答案：(1)刻度尺、天平；(2)两木块的质量m 1、m 2；两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s 1、s 2； (3)m 1s 1＝m 2s 2.点评：本题是运用等效思维方法，平抛时间相等，用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证．9．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m 1＝15 g ，原来静止的被碰小球m 2＝10 g ，由实验测得它们在碰撞前后的xt 图象如图所示，由图可知，入射小球碰撞前m 1v 1的是__________________，入射小球碰撞后的m 1v 1′是____________，被碰小球碰撞后的m 2v 2′是________________.由此得出结论：________________________________________________________________________.分析：由速度图象求出小球的位移与对应的时间，由速度公式求出小球的速度，然后根据动量的计算公式求出小球的动量，最后分析实验数据得出实验结论．解析：由图象可知，碰前入射小球的速度：v 1＝s 1t 1＝0.20.2m/s ＝1 m /s ，碰后入射球的速度：v 1′＝s 1′t 1′ ＝0.3－0.20.4－0.2 m/s ＝0.5 m/s ，被碰球碰后的速度：v 2＝s 2t 2＝0.35－0.20.4－0.2m/s ＝0.75 m/s ，入射球碰前的动量：p ＝m 1v 1＝0.015 kg·m/s，入射小球碰撞后的m 1v 1′＝0.007 5 kg·m/s，被碰小球碰撞后的：m2v2＝0.007 5 kg·m/s，碰后系统的总动量：p′＝m1v1′＋m2v2′＝0.015 kg·m/s通过计算发现：两小球碰撞前后的动量相等，即：碰撞中mv的矢量和是守恒的量．答案：0.015 kg·m/s0.007 5 kg·m/s 0.007 5 kg·m/s碰撞中的矢量和是守恒的量．点评：本题考查了实验数据分析，由图象求出小球的位移与对应的时间，应用速度公式与动量的计算公式即可正确解题．10．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：打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、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的质量为m A＝0.4 kg，小车B的质量为m B＝0.2 kgB．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，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v A(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，根据这些数据完成下表．碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量(kg)速度(m/s)v(m·s－1·kg－1)mmv(kg·m/s)mv2(kg·m2/s2)(3)根据达式为：________________________________________________________________________.解析：(1)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AB整体的共同速度．注意打点计时器的频率为50 Hz，打点时间间隔为0.02 s，通过计算得下表.碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量(kg)0.40.20.6速度(m/s) 3.00 2.0v(m·s－1·kg－1) 7.50 3.3mmv(kg·m/s) 1.20 1.2mv2(kg·m2/s2) 3.60 2.4(3)m A v A＋m B v B＝(m A＋m B)v.答案：(1)ADCEB (2)见解析(3)m A v A＋m B v B＝(m A＋m B)v11．某同学用图甲所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来探究碰撞中的不变量．实验时把无摩擦可转动支架Q放下，先使a球从斜槽上某一固定位置P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．再把支架Q竖起，放上b球，让a球仍从位置P由静止开始滚下，到达水平槽末端时和b球碰撞，a、b分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端点在记录纸上的垂直投影点，O′为支架上b球球心在记录纸上的垂直投影点．(1)碰撞后b球的水平射程应取图中________________________________________________________________________段．(2)在以下选项中，属于本次实验必须进行的测量是___________(填选项字母)．A．支架上未放b球时，测量球落点位置到O点的距离B．a球与b球碰撞后，测量两球落点位置到O点(或O′点)的距离C ．测量a 球或b 球的直径D ．测量a 球和b 球的质量M 和mE ．测量P 点相对于水平槽面的高度(3)实验中若某同学测量了小球直径，使用千分尺所得的结果如图乙所示，则球的直径D ＝____________cm.(4)结合课堂实验结论，按照本实验方法，探究不变量的表达式应是：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用(2)中和图甲中的字母表示)．分析：根据通过实验的原理确定需要测量的物理量，小球离开轨道后做平抛运动，它们在空中的运动时间相同，水平位移与出速度成正比，可以用水平位移代替小球的初速度，根据动量守恒定律求出需要验证的表达式．解析：(1)a 与b 相撞后，b 的速度增大，a 的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以B 点是没有碰时a 球的落地点，C 是碰后b 的落地点，A 是碰后a 的落地点，所以碰撞后b 球的水平射程应取图中O ′C 段；(2)根据实验的原理知，m A v 0＝m A v 1＋m B v 2，即m A x 0t ＝m A x 1t ＋m B x 2t，可知需要测量的物理量有：水平槽上未放b 球时，a 球落点位置到O 点的距离；a 球与b 球碰撞后，a 球和b 球落点位置到O 点的距离；a 球和b 球的质量；a 球或b 球的直径．故A 、B 、C 、D 正确，E 错误．故选ABCD ；(3)螺旋测微器的固定刻度读数为10.5 mm ，可动刻度读数为：0.01×40 mm＋0.05 mm ＝0.405 mm ，所以最终读数为：10.5 mm ＋0.405 mm ＝10.905 mm ＝1.090 5 cm ；(4)两小球从同一高度开始下落，故下落的时间相同，根据动量守恒定律可得：Mv 0＝Mv 1＋mv 2，故有Mv 0t ＝Mv 1t ＋mv 2t ，即M ·OB ＝M ·OA ＋m ·O ′C .答案：(1)O ′C (2)ABCD (3)1.090 5 (4)M ·OB ＝M ·OA ＋m ·O ′C点评：知道实验注意事项、掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，是解决本题的关键．12．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦，我们可以用带竖直挡板C 和D 的气垫导轨和滑块A 和B 验证动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：A ．松开手的同时，记录滑块A 、B 运动时间的计时器开始工作，当A 、B 滑块分别碰撞C 、D 挡板时计时器结束计时，记下A 、B 分别到达C 、D 的运动时间t 1和t 2.B ．在A 、B 间水平放入一个轻弹簧，用手压住A 、B 使弹簧压缩，放置在气垫导轨上，并让它静止在某个位置．C ．给导轨送气，调整气垫导轨，使导轨处于水平．D ．用刻度尺测出A 的左端至C 板的距离L 1；B 的右端至D 板的距离L 2. (1)实验步骤的顺序是：________________________________________________________________________. (2)实验中还需要的测量仪器是：________________________________________________________________________；还需要测量的物理量是：________________________________________________________________________. (3)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是：________________________________________________________________________.(4)实验中弹簧与A 、B 滑块是粘连好还是不粘连好？________________________________________________________________________.理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.分析：根据实验的原理确定测量的物理量，以及测量的步骤，根据原理列出动量守恒定律的表达式．解析：(1)实验操作的顺序是C 、 B 、 D 、 A ；(2)、(3)滑块在气垫导轨上做匀速直线运动，根据A 、B 运行的距离和时间可以求出分开时的速度，根据动量守恒定律得，m A v A ＝m B v B ，又v A ＝L 1t 1，v B ＝L 2t 2，则m A L 1t 1＝m B L 2t 2.知还需要测量A 、B 的质量m A 、m B ，所需的器材是天平．(4)只与A 、B 中的某一个粘连好，这样把弹簧的质量考虑进去，会减小系统误差．不粘连好，否则A 、B 可能碰不到C 、D ，使计时误差大．答案：(1)CBDA (2)天平 A 、B 两滑块的质量m A 、m B (3)m A L 1t 1＝m B L 2t 2(4)不粘连好可以避免因漏记弹簧的动量而带来较大的实验误差．点评：解决本题的关键知道验证动量守恒定律的实验原理，知道A、B组成的系统动量守恒．。

人教版高中物理选修3-5练习：第十六章第1节实验：探究碰撞中的不变量

1．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差( )A ．导轨安放不水平B ．小车上挡光板倾斜C ．两小车质量不相等D ．两小车碰后连在一起解析：选AB ．选项A 中，导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；选项B 中，挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差，所以答案应为A 、B ．2．(多选)在做利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量的实验中，下列说法正确的是( )A ．悬挂两球的细线长度要适当且等长B ．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C ．两小球必须都是刚性球且质量相同D ．两小球碰后可以粘合在一起共同运动解析：选ABD ．两线等长能保证两球正碰，也就是对心碰撞，以减小实验误差，所以A 正确．由于计算碰撞前速度时用到了mgh ＝12mv 2－0，即初速度为0时碰前的速度为v ＝2gh ，B 正确．本实验中对小球的材质性能无要求，C 错误．两球正碰后，有各种运动情况，所以D 正确．3．(多选)在用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”实验时，下列哪些操作是正确的( )A ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B ．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C ．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D ．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源解析：选BC ．车的质量可以用天平测量，没有必要一个用撞针而另一个用橡皮泥配重．这样做的目的是为了碰撞后两车粘在一起有共同速度，选项B 正确；打点计时器的使用原则是先接通电源，C 项正确．4．在利用平抛运动做“探究碰撞中的不变量”实验中，安装斜槽轨道时，应让斜槽末端的切线保持水平，这样做的目的是( )A ．入射球得到较大的速度B ．入射球与被碰球对心碰撞后速度均为水平方向C ．入射球与被碰球碰撞时动能无损失D ．入射球与被碰球碰撞后均能从同一高度飞出解析：选B ．实验中小球能水平飞出是实验成功的关键，只有这样才能使两个小球在空中运动时间相等．5．光滑桌面上有A 、B 两个大小相同的小球，A 球的质量为0.3 kg ，B 球的质量为0.1 kg ，A 球以速度8 m/s 跟静止的B 球发生碰撞，碰撞后B 球的速度变为9 m/s ，A 球的速度变为5 m/s ，方向与原来相同，并且两球的速度方向都在二者的球心连线上．根据这些实验数据，某同学对这次碰撞的规律做了如下几项猜想．(1)碰撞后B 球获得了速度，是不是A 球把速度传递给了B 球？经计算，B 球增加的速度是9 m/s ，A 球减少的速度是3 m/s ，因此，这种猜想不成立．(2)碰撞后B 球获得了动能，是不是A 球把动能传递给了B 球？经计算， B 球增加的动能是4.05 J ，A 球减少的动能是5.85 J ，这种猜想也不成立．(3)请你根据实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中B 球增加的这个量与A 球减少的这个量相等？即对两小球组成的整体来说这个量的总量保持不变．请计算说明．解析：由题意，A 、B 两球在碰撞前的总mv 是m 1v 1＝0.3×8 kg ·m/s ＝2.4 kg ·m/s. 在碰撞后两球的mv 之和为m 1v ′1＋m 2v ′2＝0.3×5 kg ·m/s ＋0.1×9 kg ·m/s ＝2.4 kg ·m/s. 由以上计算可以看出，在碰撞过程中，mv 这个量保持不变．答案：见解析6．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球质量m 1＝15 g ，原来静止的被碰小球质量m 2＝10 g ，由实验测得它们在碰撞前后的x －t 图象如图所示，由图可知，入射小球碰撞前的m 1v 1是________，入射小球碰撞后的m 1v ′1是________，被碰小球碰撞后的m 2v ′2是________．由此得出结论___________________________________________________．解析：由题图可知碰撞前m 1的速度大小v 1＝0.20.2m/s ＝1 m/s 故碰撞前的m 1v 1＝0.015×1 kg ·m/s ＝0.015 kg ·m/s碰撞后m 1的速度大小v ′1＝0.3－0.20.4－0.2m/s ＝0.5 m/s m 2的速度大小v ′2＝0.35－0.20.4－0.2m/s ＝0.75 m/s故m1v′1＝0.015×0.5 kg·m/s＝0.007 5 kg·m/sm2v′2＝0.01×0.75 kg·m/s＝0.007 5 kg·m/s可知m1v1＝m1v′1＋m2v′2.答案：0.015 kg·m/s0.007 5 kg·m/s0．007 5 kg·m/s碰撞中mv的矢量和是守恒的量7.用如图所示的装置可以完成“探究碰撞中的不变量”实验．(1)若实验中选取的A、B两球半径相同，为了使A、B发生一维碰撞，应使两球悬线长度________，悬点O1、O2之间的距离等于___________________________________．(2)若A、B两球的半径不相同，利用本装置能否完成实验？如果你认为能完成，请说明如何调节？解析：(1)为了保证一维碰撞，碰撞点应与两球在同一条水平线上．故两球悬线长度相等，O1、O2之间的距离等于球的直径．(2)如果两球的半径不相等，也可完成实验．调整装置时，应使O1、O2之间的距离等于两球的半径之和，两球静止时，球心在同一水平高度上．答案：(1)相等球的直径(2)见解析8．碰撞的恢复系数的定义为e＝|v2－v1||v20－v10|，其中v10和v20分别是碰撞前两物体的速度，v1和v2分别是碰撞后两物体的速度．弹性碰撞的恢复系数e＝1，非弹性碰撞的恢复系数e ＜1，某同学借用验证动量守恒定律的实验装置(如图所示)验证弹性碰撞的恢复系数是否为1，实验中使用半径相等的刚性小球1和2，且小球1的质量大于小球2的质量．实验步骤如下：安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重垂线所指的位置O.第一步，不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置．第二步，把小球2放在斜槽前端边缘处的B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置．第三步，用刻度尺分别测量三个落点的平均位置离O 点的距离，即线段OM 、OP 、ON 的长度．(1)P 点是_________________________的平均位置，M 点是___________________________的平均位置，N 点是___________________________的平均位置．(2)写出用测量量表示的恢复系数的表达式________________．(3)三个落点距O 点的距离OM 、OP 、ON 与实验所用的小球质量是否有关？________________________________________________________________________解析：小球从槽口B 飞出后做平抛运动的时间相同，设为t ，则有OP ＝v 10t ，OM ＝v 1t ，ON ＝v 2t ，小球2碰撞前静止，v 20＝0，则e ＝|v 2－v 1||v 20－v 10|＝|ON －OM ||0－OP |＝ON －OM OP . 答案：(1)在实验的第一步中小球1的落点小球1与小球2碰撞后，小球1的落点小球1与小球2碰撞后，小球2的落点 (2)e ＝ON －OM OP(3)OP 与小球的质量无关，OM 和ON 与小球的质量有关9.把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接起来，中间夹一被压缩了的轻弹簧，置于摩擦可以忽略不计的水平桌面上，如图所示，现烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，探究物体间发生相互作用时的不变量．测量过程中：(1)还必须添加的器材有________________________________________________．(2)需直接测量的数据是________________________________________________．解析：两球被弹开后，分别以不同的速度离开桌面做平抛运动，两球做平抛运动的时间相等，均为t ＝2h g(h 为桌面离地的高度)．根据平抛运动规律，由两球落地点距抛出点的水平距离x ＝v ·t ，知两物体水平速度之比等于它们的射程之比，即v 1∶v 2＝x 1∶x 2，因此本实验中只需测量x 1、x 2即可．测量x 1、x 2时需准确记下两球落地点的位置，故需要直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤和木板等．若要探究m 1x 1＝m 2x 2或m 1x 21＝m 2x 22或x 1m 1＝x 2m 2是否成立，还需要用天平测量两球的质量m 1、m 2.答案：(1)直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板、天平(2)两球的质量m 1、m 2以及它们做平抛运动的射程x 1、x 210．(2014·高考全国卷Ⅱ)现利用图甲所示的装置验证动量守恒定律．在图甲中，气垫导轨上有A 、B 两个滑块，滑块A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B 左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间．实验测得滑块A 的质量m 1＝0.310 kg ，滑块B 的质量m 2＝0.108 kg ，遮光片的宽度d ＝1.00 cm ；打点计时器所用交流电的频率为f ＝50.0 Hz.将光电门固定在滑块B 的右侧，启动打点计时器，给滑块A 一向右的初速度，使它与B 相碰．碰后光电计时器显示的时间为Δt B ＝3.500 ms ，碰撞前后打出的纸带如图乙所示．若实验允许的相对误差绝对值(⎪⎪⎪⎪⎪⎪碰撞前后总动量之差碰前总动量 )×100% 最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程．解析：按定义，滑块运动的瞬时速度大小v ＝Δs Δt① 式中Δs 为滑块在很短时间Δt 内走过的路程．设纸带上打出相邻两点的时间间隔为Δt A ，则Δt A ＝1f＝0.02 s ② Δt A 可视为很短．设滑块A 在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v 0、v 1.将②式和图给实验数据代入①式得v 0＝2.00 m/s ③v 1＝0.970 m/s ④设滑块B 在碰撞后的速度大小为v 2，由①式有v 2＝d Δt B⑤ 代入题给实验数据得v 2＝2.86 m/s ⑥设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p 和p ′，则p ＝m 1v 0⑦p ′＝m 1v 1＋m 2v 2 ⑧两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为δp ＝⎪⎪⎪⎪p －p ′p ×100%⑨联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据，得δp ＝1.7%<5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律．答案：见解析美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。

人教版高二选修3-5第十六章第1节实验探究碰撞中的不变量课时练习

一、单选题二、实验题人教版高二选修3-5第十六章第1节实验探究碰撞中的不变量课时练习1. 关于“探究碰撞中的不变量”实验，下列说法不正确的是（）A．实验要求碰撞一般为一维碰撞B．实验中的不变量是系统中物体各自的质量与速度的乘积之和C．只需找到一种情境的不变量即可，结论对其他情境也同样适用D．进行有限次实验找到的不变量，具有偶然性，结论还需要实践检验2. 在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，不需要测量的物理量是（）A．滑块的质量B．挡光的时间C．挡光片的宽度D．光电门的高度3. 在“探究碰撞中的不变量”实验中常会用到气垫导轨，导轨与滑块之间形成空气垫，使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦．现在有滑块A、B和带竖直挡板C、D的气垫导轨，用它们探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计）．采用的实验步骤如下：a．用天平分别测出滑块A、B 的质量、；b．调整气垫导轨使之水平；c．在A、B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d．用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离；e．按下电钮放开卡销，同时开始计时，当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时结束计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间和．（1）实验中还应测量的物理量及其符号是____________．（2）若取A滑块的运动方向为正方向，则放开卡销前，A、B两滑块质量与速度乘积之和为________；A、B两滑块与弹簧分离后，质量与速度乘积之和为________．若这两个和相等，则表示探究到了“碰撞中的不变量”．（3）实际实验中，弹簧作用前后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，可能产生误差的原因有_______．A．气垫导轨不完全水平B．滑块A、B的质量不完全相等C．滑块与导轨间的摩擦力不真正为零D．质量、距离、时间等数据的测量有误差4. 现利用图甲中所示的装置探究碰撞中的不变量。

在图甲中，小车A的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，启动打点计时器，给小车A一初速度，之后A与原来静止在前方的小车B相碰并粘在一起运动。

2022年高中物理16.1实验探究碰撞中的不变量课时训练新人教版选修3-5

课时训练 1实验:研究碰撞中的不变量一、综合题1 如下图 , 球 m1从斜槽某一高度由静止滚下, 落到水平面上的 1 半径同样的球m2, 仍让球 m1从斜槽滚下 , 并与球 m2正碰后使两球落地 , 球 m1和 m2的落地址分别是 M、 N。

已知槽口尾端在白纸上的投影地点为 O点。

则实验一定知足的条件是A轨道尾端的切线一定是水平的B斜槽轨道一定圆滑1每次一定从同一高度由静止滚下<m2答案:AC分析 : 轨道尾端水平能够保证小球做平抛运动, 入射球 m1每次从同一高度由静止滚下能够保证每次碰前入射球速度同样 , 故A、C项正确。

B中斜槽能否圆滑对实验几乎无影响 , 但质量 m1应大于 m2, 不然入射球会反弹 , 进而惹起较大的偏差。

2 在利用气垫导轨研究碰撞中的不变量的实验中, 哪些要素可致使实验偏差偏大A导轨安置不水平 B 小车上挡光板倾斜C两小车质量不相等D两小车碰后连在一同答案:AB分析 : 导轨不水平 , 小车速度将会受重力影响 ; 挡光板倾斜会致使挡光板宽度不等于挡光阶段小车经过的位移 , 致使速度计算出现偏差。

、Q质量分别为 m1、 m2, 已知它们碰撞后的速度分别为 v1' 、 v2', 碰撞前1v1m2v2=m1v1'm 2v2' 可知 , 式中只有 v2不知 , 利用该式解得 v2=, 因此选项D正确。

4 在用气垫导轨做“研究碰撞中的不变量”实验时, 左边滑块质量m1=170 g, 右边滑块质量m2=110 g,挡光片宽度为 3.00 cm, 两滑块之间有一压缩的弹簧片 , 并用细线连在一同 , 如下图。

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。

左、右挡光片经过光电门的时间分别为t 1= 、t 2= 。

取向左为正方向, 则两滑块的速度分别为v1'=m/,v2'=m/。

烧断细线前 m1v1m2v2=g· m/,烧断细线后m1 v1 'm2v2'=g· m/。

2022_2022学年高中物理16.1实验探究碰撞中的不变量课时提升训练含解析新人教版选修3_5

16.1实验探究碰撞中的不变量1.(多项选择)有两个小球a、b在水平桌面上发生碰撞,在满足以下条件时能够发生一维碰撞的是 ( )A.小球a静止,另一个小球b经过a球时刚好能擦到a球的边缘B.小球a静止,另一个小球b沿着a、b两球球心连线去碰a球C.相碰时,相互作用力的方向沿着球心连线D.相碰时,相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上【解析】选B、D。

根据牛顿运动定律,如果力的方向与速度方向在同一条直线上,这个力只改变速度的大小,不能改变速度的方向;如果力的方向与速度的方向不在同一直线上,那么速度的方向一定发生变化,所以B、D项正确;A项不能发生一维碰撞;在任何情况下相碰两球的作用力方向都沿着球心连线,因此满足C项条件不一定能发生一维碰撞。

2.(多项选择)在“利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量〞实验中,以下说法正确的选项是( )A.悬挂两球的细绳长度要适当,且等长B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前速度C.两小球必须都是刚性球,且质量相同D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动【解析】选A、B、D。

两绳等长能保证两球正碰,以减小实验误差,A正确;由于计算碰撞前速度时用到了v=,B正确;本实验中对小球的弹性性能无要求,C错误;两球正碰后,有各种运动情况,D正确。

3.(多项选择)某同学用如下图装置来探究碰撞中的不变量,让质量为m1的小球从斜槽某处由静止开始滚下,与静止在斜槽末端质量为m2的小球发生碰撞。

实验中必须要求的条件是( )A.斜槽必须是光滑的B.斜槽末端的切线必须水平C.m1与m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度D.m1每次必须从同一高度处滚下【解析】选B、C、D。

实验中为保证小球做平抛运动,斜槽末端必须水平,要使两球碰后均平抛,两球球心必须在同一高度,要保证小球m1碰前速度不变,m1每次必须从同一高度滚下,斜槽没必要保证光滑,故B、C、D正确。

4.在探究碰撞中的不变量时,采用如下图的实验装置,仪器按要求安装好后开始实验,第一次不放被碰小球,第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平局部,在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C,那么以下说法中正确的选项是( )A.第一、二次入射小球的落点依次是A、BB.第一、二次入射小球的落点依次是C、BC.第二次入射小球和被碰小球将同时落地D.第二次入射小球和被碰小球不会同时落地【解析】选D。

高中物理 16.1 实验探究碰撞中的不变量课时训练新人教版选修3-5(2021年整理)

河北省邢台市高中物理16.1 实验探究碰撞中的不变量课时训练新人教版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（河北省邢台市高中物理16.1 实验探究碰撞中的不变量课时训练新人教版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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实验:碰撞中的不变量1、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θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量(写出物理量的名称和符号）才能验证碰撞中的动量守恒．用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式是2、如图1为“碰撞中的动量守恒"实验装置示意图①在验证动量守恒定律的实验中,必须要求的条件是:A．轨道是光滑的．B．轨道末端的切线是水平的．C．碰撞的瞬间m1和m2球心连线与轨道末端的切线平行．D．每次m1都要从同一高度静止滚下②入射小球1与被碰小球2直径相同,它们的质量相比较,应是 m1m2．③实验时，小球的落点分别如图2的M、N、P点，应该比较下列哪两组数值在误差范围内相等,从而验证动量守恒定律:A．m1. B．m1. C．m1。

D．m1.+m2. E．m1。

+m2 F．m1.+m2.④在做此实验时，若某次实验得出小球的落点情况如图2所示．假设碰撞中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比m1：m2= ．3、如图1所示，在验证碰撞中的动量守恒实验中（1）有两个大小完全相同，但材料不同的小球A和B，已知A球的质量为30。

高二物理(人教版)选修35课时同步练习卷：.1实验：探究碰撞中的不变量

16.1实验：探究碰撞中的不变量1．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差()A．导轨安放不水平B．小车上挡光板倾斜C．两小车质量不相等D．两小车碰撞后粘合在一起答案AB2.(多选)在利用摆球探究碰撞中的不变量实验中，如图所示，下列说法正确的是()A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．应由静止释放小球，以便较准确地计算小球相碰前的速度C．两小球必须都是刚性球，且质量相同D．两小球相碰后可以粘合在一起共同运动答案ABD3．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1＝15 g，原来静止的被碰小球m2＝10 g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图所示，可知入射小球碰撞后的m1v1′是，入射小球碰撞前的m1v1是，被碰小球碰撞后的m2v2′是．由此得出结论．答案0.007 5 kg·m/s0.015 kg·m/s 0．007 5 kg·m/s碰撞中mv的矢量和是不变的4．用如图所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0 mm，两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s，左侧滑块质量为100 g，左侧滑块的m1v1＝g·m/s，右侧滑块质量为150 g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m1v1＋m2v2＝g·m/s.答案22.505．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，气垫导轨装置如图甲所示，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入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块与导轨之间的摩擦而引起的误差．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③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和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；④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹射装置；⑤把滑块2(所用滑块1、2如图丙所示)放在气垫导轨的中间；⑥先，然后，让滑块带动纸带一起运动；⑦更换纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g；试着完善实验步骤⑥的内容．(2)已知打点计时器每隔0.02 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kg·m/s；两滑块相互作用后系统质量与速度的乘积之和为kg·m/s.(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答案(1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.6200.618(3)纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦6．冲击摆是测量子弹速度的摆，如图所示，摆锤的质量很大，子弹从水平方向射入摆锤中，随摆锤一起摆动．已知冲击摆的摆长为l，摆锤的质量为M，实验中测量得摆锤摆动时摆线的最大摆角是θ，重力加速度为g.(1)欲测得子弹的速度还需要测量的物理量是．(2)计算子弹和摆锤的共同初速度v0＝(用已知量的符号表示)答案(1)子弹的质量m(2)2gl(1－cos θ)7．某同学利用两个半径相同的小球及斜槽“探究碰撞中的不变量”，把被碰小球M1置于斜槽末端处，如图所示．所测得数据如下表．小球质量/g 小球水平射程/cmM1M2OP OM ON20.932.656.012.567.8(1)2222＝kg·m/s.碰后各自质量与其做平抛运动的水平初速度的乘积之和M2v2′＋M1v1′＝kg·m/s.(结果均保留3位有效数字) (2)实验结论是．答案(1)0.018 30.018 2(2)在误差允许的范围内，碰撞前后两物体各自质量与其速度的乘积之和相等8.(2021·启东中学高二下学期期中)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平抛运动的来替代平抛运动的初速度．(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水平的C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速度释放D．入射球与被碰球满足m a＞m b，r a＝r b(3)若mv为不变量，则实验中需验证的关系是．A．m a·ON＝m a·OP＋m b·OMB．m a·OP＝m a·ON＋m b·OMC．m a·OP＝m a·OM＋m b·OND．m a·OM＝m a·OP＋m b·ON答案(1)水平位移(2)BCD(3)C10.如图所示，某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰，并粘合成一体继续做匀速直线运动，在小车A 后面连有一条纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板一端下面垫着的小木片用来平衡摩擦力．(1)如图所示为打点计时器所得纸带，测得各计数点间的距离并已标在图上，A点为运动起始的第一点．则应选段来计算小车A碰撞前的速度，应选段来计算A和B碰撞后的共同速度．(2)已测得小车A的质量为m1＝0.40 kg，小车B的质量为m2＝0.20 kg，由以上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为kg·m/s；碰撞后两车质量与速度乘积之和为kg·m/s.(3)结论：.答案(1)BC DE(2)0.4200.417(3)在误差允许的范围内，碰撞前两车质量与速度乘积之和等于碰撞后两车质量与速度乘积之和11.如图所示的装置中，质量为m A的钢球A用细线悬挂于O点，质量为m B的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上．O点到A球球心的距离为L.使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，释放A球，当A球摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持α角度不变，多次重复实验，白纸上记录到多个B球的落点，重力加速度为g.(1)图中x应是B球初始位置到的水平距离．(2)为了探究碰撞中的守恒量，应测得的物理量有．(3)用测得的物理量表示(v A为A球与B球刚要相碰前A球的速度，v A′为A球与B球刚相碰后A球的速度，v B′为A 球与B球刚相碰后B球的速度)：m A v A＝；m A v A′＝；m B v B′＝.答案(1)B球平均落点(2)m A、m B、α、β、L、H、x(3)m A2gL(1－cos α)m A2gL(1－cos β)m B xg 2H12.某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验．气垫导轨装置如图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通光电计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间，滑块1通过光电门1的挡光时间为Δt 1＝10.01 ms ，通过光电门2的挡光时间为Δt 2＝49.99 ms ，滑块2通过光电门2的挡光时间为Δt 3＝8.35 ms ；⑧测出挡光片的宽度为d ＝5 mm ，测得滑块1的质量为m 1＝300 g ，滑块2(包括弹簧)的质量为m 2＝200 g ；(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A ．；B ． .②碰撞前滑块1的速度v 1为 m/s ；碰撞后滑块1的速度v 2为 m/s ；碰撞后滑块2的速度v 3为 m/s.(结果保留两位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？(回答2个不变量)．a ．；b ． .答案 (2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．B ．保证两个滑块的碰撞是一维的．②滑块1碰撞之前的速度v 1＝d Δt 1＝5×10－310.01×10－3m/s≈0.50 m/s ；滑块1碰撞之后的速度v 2＝d Δt 2＝5×10－349.99×10－3m/s≈0.10 m/s ；滑块2碰撞之后的速度v 3＝d Δt 3＝5×10－38.35×10－3m/s≈0.60 m/s ； ③a.系统质量与速度的乘积之和不变．原因：系统碰撞之前m 1v 1＝0.15 kg·m/s ，系统碰撞之后m 1v 2＋m 2v 3＝0.15 kg·m/s.b ．系统碰撞前后总动能不变．原因：系统碰撞之前的总动能E k1＝12m 1v 12＝0.037 5 J 系统碰撞之后的总动能E k2＝12m 1v 22＋12m 2v 32＝0.037 5 J. (c.系统碰撞前后质量不变．)。

2019-2020学年高中物理第十六章 1 实验：探究碰撞中的不变量练习(含解析)新人教版选修3-5

1 实验:探究碰撞中的不变量基础巩固1.(多选)某同学探究碰撞中的不变量,猜想碰撞前后物体的质量与它的速度的乘积是不变量。

用如图所示的斜槽来验证这一猜想时,必须测量的物理量是()A.入射小球和被碰小球的质量B.入射小球从静止释放时的高度C.入射小球未碰撞时飞出的水平距离D.入射小球和被碰小球碰撞后飞出的水平距离答案:ACD2.(多选)在用气垫导轨进行探究碰撞中的不变量实验时,需要测量的物理量是()A.滑块的质量B.挡光的时间C.挡光片的宽度D.光电门的高度,解析:利用挡光片的宽度和挡光时间可以知道滑块的速度,即v=xx知道了质量和速度才能表示出mv,由实验原理可知,选项A、B、C中的物理量都需要测量。

答案:ABC3.(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时,必须注意的事项是()A.A球到达最低点时,两球的球心连线可以不水平B.A球到达最低点时,两球的球心连线要水平C.多次测量减小误差时,A球必须从同一高度下落D.多次测量减小误差时,A球必须从不同高度下落答案:BC4.如图甲所示,在水平光滑轨道上停着A、B两辆实验小车,A车系一穿过打点计时器的纸带,启动打点计时器,给A车一个初速度,使之做匀速直线运动,A车运动一段距离后,与静止的B车发生碰撞并粘在一起运动,纸带记录下碰撞前A车和碰撞后两车运动情况如图乙所示,电源频率为50 Hz,则碰撞前A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:碰撞前A车在0.04s内的位移x1=2.40cm,由v=xx 得,v1=x1x=0.0240m0.04s=0.6m/s,碰撞后两车在0.04s内运动的位移x2=1.60cm,由v=xx 可得,v2=x2x=0.0160m0.04s=0.4m/s。

答案:0.60.45.在探究碰撞中的不变量的实验中,入射小球m1=15 g,原来静止的被碰小球m2=10 g,由实验测得它们在碰撞前后的x-t图像如图所示。

高中物理第十六章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量课时作业课件新人教版选修3-

解析：∵ΔvA≠ΔvB，ΔEkA≠ΔEkB.∴猜想不成立． ∵mAvA＝3 kg·m/s，mAvA′＝1.4 kg·B′.
12．探究碰撞中不变量的实验可以在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动，使实验的可靠性及准确度得以提高．在某次实验中，A、B 两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相机每隔 0.4 s 的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略，如图所示，已知 A、B 之间的质量关系是 mB＝1.5mA，拍摄共进行了 4 次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A 原来处于静止状态，设 A、B 滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在 10 cm 至 105 cm 这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出：
说法正确的是( BCD )
A．斜槽的动摩擦因数越大，实验误差越大 B．入射小球没有从同一高度放下会产生误差 C．斜槽末端不水平会造成误差 D．两小球的半径不相同会造成误差
解析：本实验的要求是小球必须做平抛运动，所以斜槽末端不水平会造成误差，两小球半径不相同，在斜槽末端时两球心连线与轨道末端的切线不平行也会造成误差，C、D 正确．入射小球没有能够从同一高度滑下，使得小球的落点发生变化也会产生误差，故 B 正确．斜槽的动摩擦因数对实验的影响不大，只要小球每次都以同一速度水平飞出就不会因此产生误差，斜槽如果有摩擦，也能保证小球每次以相同的速度飞出，所以 A 错误．
由题意得 vA＝0. (2)碰撞前：mAvA＋mBvB＝1.5mA，碰撞后：mAvA′＋mBvB′＝0.75mA＋0.75mA＝1.5mA，所以 mAvA＋mBvB＝mAvA′＋mBvB′，即碰撞前后两个物体各自的质量与速度的乘积之和是不变

高中物理 实验探究碰撞中的不变量课时训练1(含解析)新人教版选修35

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