2019-2020年高中物理第十六章动量守恒定律第1节实验：探究碰撞中的不变量智能演练提升新人教版

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1、2019-2020年高中物理第十六章动量守恒定律第1节实验：探究碰撞中的不变量智能演练提升新人教版1．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：导轨不水平，小车速度将会受重力影响，A项对；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，B项对。答案：AB2．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m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2

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之和解析：这个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；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D正确。答案：D3．某同学用如图16－1－11甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，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

3、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G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自的落点痕迹，重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。图16－1－11(1)碰撞后B球的水平射程应取为________cm。(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是________。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．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离C．测量A球与B球

4、的质量D．测量G点相对于水平槽面的高度解析：(1)本题利用了高度相同、小球运动时间相同，在比例式中，可以用位移代替速度，即变难测物理量为易测物理量，围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点xB＝64.8cm。(2)还应测出未放B球时，A球落点位置到O点的距离，A和B碰后，A球落点位置到O点的距离及A、B两球质量。答案：(1)64.8　(2)ABC4．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m1＝170g，右侧滑块质量m2＝110g，挡光片宽度为3.00cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图16－1－12图16

5、－1－12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Δt1＝0.32s，Δt2＝0.21s。则两滑块的速度分别为v1′＝________m/s，v2′＝________m/s。烧断细线前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s，烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝______________kg·m/s。可得到的结论是_______________________________________________________。解析：取向左方向为正，两滑块速度v1′＝＝m/s≈0.094m/s，v2′

6、＝＝m/s≈－0.143m/s。烧断细线前m1v1＋m2v2＝0烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝(0.170×0.094－0.110×0.143)kg·m/s＝2.5×10－4，在实验允许的误差范围内，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。答案：0.094　0.143　0　2.5×10－4　在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量5.某同学利用如图16－1－13所示的装置验证动量守恒定律。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线

7、伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°。若本实验允许的最大误差为±4%，此实验是否成图16－1－13功地验证了动量守恒定律？解析：设摆球A、B的质量分别为mA、mB，摆长为l，B球的初始高度为h1，碰撞前B球的速度为vB。在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h1＝l(1－cos45°)①mBv＝mBgh1②设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p1、p2。有p1＝mBvB③联立①②③式得p1＝mB④同理可得p2＝(mA＋mB)⑤联立④⑤式得＝⑥代入已知条件得()2＝1.03由此可以推

8、出≤4%所以，此实验在规定的误差范围内验证了动量守恒定律。答案：此