試驗19探究碰撞中不變量(加試)1/33[考綱解讀]

(1)嘗試設計試驗方案，知道試驗需要測量物理量和所需器材。(2)依據不一樣試驗方案設計試驗統計表，搜集并正確統計數據。(3)分析試驗數據，得出試驗結論。

2/33在一維碰撞中，測出物體質量m和碰撞前后物體速度v、v′，找出碰撞前動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動量是否守恒。試驗原理3/33方案一：氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。方案二：帶細線擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等。方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥。方案四：斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙等。試驗器材4/33方案一：利用氣墊導軌完成一維碰撞試驗(如圖所表示)試驗步驟1.測質量：用天平測出滑塊質量。2.安裝：正確安裝好氣墊導軌。3.試驗：接通電源，利用配套光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后速度(①改變滑塊質量。②改變滑塊初速度大小和方向)。4.驗證：一維碰撞中動量守恒。

5/33方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞試驗(如圖所表示)1.測質量：用天平測出兩小球質量m1、m2。2.安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來。3.試驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下后它們相碰。4.測速度：能夠測量小球被拉起角度，從而算出碰撞前對應小球速度，測量碰撞后小球擺起角度，算出碰撞后對應小球速度。5.改變條件：改變碰撞條件，重復試驗。6.驗證：一維碰撞中動量守恒。

6/33方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞試驗(如圖所表示)7/338/33數據處理9/332.驗證表示式方案一、二、三：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。10/33注意事項1.前提條件

碰撞兩物體應確保“水平”和“正碰”。2.方案提醒 (1)若利用氣墊導軌進行試驗，調整氣墊導軌時，注意利用水平儀確保導軌水平。 (2)若利用擺球進行試驗，兩小球靜止時球心應在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在同一豎直面內。 (3)若利用長木板進行試驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力。

11/33 (4)若利用斜槽小球碰撞應注意：

①斜槽末端切線必須水平；

②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；

③選質量較大小球作為入射小球；

④試驗過程中試驗桌、斜槽、統計白紙位置要一直保持不變。3.探究結論

尋找不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。

12/331.(多項選擇)在利用打點計時器探究碰撞中不變量試驗中，以下操作正確是(

)考點一試驗原理及試驗操作A.相互作用兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了改變兩車質量B.相互作用兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了使兩車碰撞后粘在一起C.先接通打點計時器電源，再釋放拖動紙帶小車D.先釋放拖動紙帶小車，再接通打點計時器電源

13/33解析改變小車質量能夠加砝碼，裝上撞針和橡皮泥，這么做是為了使兩車碰撞后粘在一起，有共同速度，選項A錯誤，B正確；打點計時器使用標準是先接通電源，再釋放紙帶，選項C正確，D錯誤。答案BC14/332.在做“驗證動量守恒定律”試驗時，入射球a質量為m1，被碰球b質量為m2，小球半徑為r，各球落地點如圖所表示，以下關于這個試驗說法正確是(

)A.入射球與被碰球最好采取大小相同、質量相等小球B.讓入射球與被碰球連續10次相碰，每次都要使入射小球從斜槽上不一樣位置滾下C.要驗證表示式是m1·ON＝m1·OM＋m2·OPD.要驗證表示式是m1·OP＝m1·OM＋m2·ON15/33解析在此裝置中，應使入射球質量大于被碰球質量，預防入射球反彈或靜止，故A錯誤；入射球每次必須從斜槽同一位置由靜止滾下，確保每次碰撞都含有相同初動量，故B錯誤；兩球做平拋運動時都含有相同起點，故應驗證關系式為：m1OP＝m1·OM＋m2·ON，D正確，C錯誤。答案

D16/333.(·湖州模擬)某同學用如圖所表示裝置驗證動量守恒定律，用輕質細線將小球1懸掛于O點，使小球1球心到懸點O距離為L，被碰小球2放在光滑水平臺面上。將小球1從右方A點(OA與豎直方向夾角為α)由靜止釋放，擺到最低點時恰與小球2發生正碰，碰撞后，小球1繼續向左運動到C位置，小球2落到水平地面上到臺面邊緣水平距離為sD點。17/33(1)試驗中已經測得上述物理量中α、L、s，為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，還應該測量物理量有____________________________________________。(2)請用測得物理量結合已知物理量來表示碰撞前后小球1、小球2動量p1＝________；p1′＝________；p2＝________；p2′＝________。

18/33解析依據機械能守恒定律計算碰前和碰后小球1速度，依據平拋運動規律計算碰后小球2速度，最終依據p＝mv計算各個動量值。19/334.用如圖所表示裝置也能夠完成“探究碰撞中不變量”試驗。(1)若試驗中選取A、B兩球半徑相同，為了使A、B發生一維碰撞，應使兩球懸線長度________，懸點O1、O2之間距離等于________。(2)若A、B兩球半徑不相同，利用本裝置能否完成試驗？假如你認為能完成，請說明怎樣調整？

20/33解析(1)為了確保一維碰撞，碰撞點應與兩球同在一條水平線上，故兩球懸線長度相等，O1、O2之間距離等于球直徑。(2)假如兩球半徑不相等，也可完成試驗。調整裝置時，應使O1、O2之間距離等于兩球半徑之和，兩球靜止時，球心在同一水平高度上。答案(1)相等球直徑(2)看法析21/331.(多項選擇)在利用氣墊導軌探究碰撞中不變量試驗中，可造成試驗誤差原因是(

)考點二數據處理及誤差分析A.導軌安放不水平

B.小車上擋光板傾斜C.兩小車質量不相等

D.兩小車碰后連在一起解析選項A中，導軌不水平，小車速度將受重力分力影響，從而造成試驗誤差；選項B中，擋光板傾斜會造成擋光板寬度不等于擋光階段小車經過位移，使計算速度出現誤差，而C、D中對探究不會造成誤差。答案AB22/332.某同學設計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律試驗：在小車A前端粘有橡皮泥，推進小車A使之做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方小車B相碰并粘合成一體，繼續做勻速直線運動。他設計裝置如圖甲所表示。在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器所用電源頻率為50Hz，長木板下墊著薄木片以平衡摩擦力。23/33(1)若已測得打點紙帶如圖乙所表示，并測得各計數點間距(標在圖上)，則應選________段來計算A碰前速度。應選________段來計算A和B碰后共同速度(選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)。(2)已測得小車A質量mA＝0.4kg，小車B質量為mB＝0.2kg。由以上測量結果可得：碰前mAvA＝________kg·m/s；碰后(mA＋mB)v共＝________kg·m/s。由此得出結論是_____________________________________________________________________。(本題計算結果均保留三位有效數字)24/3325/33答案(1)BC

DE

(2)0.420

0.417結論看法析

26/333.(·金華模擬)在一次試驗中，某同學選取了兩個外形相同硬質小球A和B，小球A質量較大，小球B質量較小。該同學試驗發覺：若在水平面上用A球去撞擊原來靜止B球，碰后A和B都向前運動；若用B球去撞擊原來靜止A球，碰后A球向前運動，B球向后運動。為了探究碰撞中不變量，該同學計劃用如圖所表示圓弧槽進行試驗。試驗時，分別將小球M、N放在豎直平面內半圓形玻璃軌道內側(軌道半徑遠大于小球半徑)?，F讓小球M從與圓心O等高處由靜止釋放，在底部與靜止小球N發生正碰。27/33(1)試驗中，若試驗室里有以下所述四個小球：①半徑為r玻璃球；

②半徑為2r玻璃球；③半徑為1.5r鋼球；

④半徑為2r鋼球。為了便于測量，該同學M球應選取________，N球應選取________。(填編號)(2)試驗中不用測量物理量為________。①小球M質量m1和小球N質量m2；②圓弧軌道半徑R；③小球M碰后上升最高處與O點連線偏離豎直方向夾角θ1；④小球N碰后上升最高處與O點連線偏離豎直方向夾角θ2。(3)用上述測得物理量表示碰撞中不變量等式為：________。28/3329/334.某同學用圖甲所表示裝置經過半徑相同A、B兩球碰撞來驗證mv矢量和在碰撞中是守恒。圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。試驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面統計紙上，留下痕跡，重復上述操作10次，得到10個落點痕跡。再把B球放在水平槽上靠近槽末端地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在統計紙上留下各自落點痕跡。重復這種操作10次。圖甲中O點是水平槽末端R在統計紙上垂直投影點，B球落點痕跡如圖乙所表示，其中米尺水平放置，且放置方向平行于G、R、O所在平面，米尺零點與O點對齊。30/33(1)碰撞后B球水平射程應取為________cm；(2)在以下選項中，哪些是此次試驗必須進行測量________(填選項號)。A.水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點距離B.A球與B球碰撞后，測量A、B球落點位置到O點距離C.測量A球和B球質量(或兩球質量之比)D.測量G點相對水平槽面高度31/33(3)試驗中，關于入射小球在斜槽上釋放點高低對試驗影響說法中正確是(

)A.釋放點越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，誤差越小B.釋放點越低，兩球碰后水平位移越小，水平位移測量相對誤差越小，兩球速度測量越準確C.釋放點越高，兩球相碰時，相互作用內力越大，碰撞前后動量之差越小，誤差越小D.釋放點越高，入射小球對被碰小球作用力越大，軌道對被碰小球阻