高二物理人教版选修3-5第16章动量守恒定律第1节每日一练-- 实验:探究碰撞中的不变量(二)(含解析)
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课时1实验:探究碰撞中的不变量对应学生用书P1一、选择题1.在气垫导轨上进行“探究碰撞中的不变量”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答案A解析为保护气垫导轨,实验时应该先给它通气。
故A正确。
2.在用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”实验时,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.光电门的高度答案D解析从实验原理出发进行分析,A、B、C三个选项都是必须要测量的物理量。
故选D。
3.对于“探究碰撞中的不变量”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m1v21+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答案D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,A错误;系统的质量与速度乘积的矢量和在碰撞前后为不变量是实验的结论,B项中的结论不成立,而速度是矢量,应考虑方向。
故B、C错误,D正确。
4.(多选)在利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验中,下列哪些因素可导致实验误差()A.导轨安放不水平B.滑块上挡光板倾斜C.两滑块质量不相等D.两滑块碰后粘在一起答案AB解析导轨不水平将导致滑块速度受重力作用影响,从而产生实验误差,A 正确;挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移,使滑块的速度测量出现误差,进而导致实验误差,B正确;实验中并不要求两滑块的质量相等,C错误;两滑块碰后粘在一起只意味着碰撞过程机械能损失最大,并不影响碰撞中的守恒量,D错误。
5.(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时,下列注意事项正确的是()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.由静止释放A球,以便较准确地计算小球碰撞前的速度D.两球必须都是刚性球,且质量相同答案BC解析要保证碰撞是一维对心碰撞,必须保证碰撞时两球的球心在同一高度,A错误,B正确;由于计算碰撞前速度时用到了动能定理:mgh=12m v2-0,故要求初速度为0,即A球应由静止释放,C正确;本实验中对小球是否有弹性及质量是否相等均无要求,D错误。
人教版物理选修3-5 实验:探究碰撞中的动量守恒一、单选题(本大题共11小题,共44.0分)1.在“探究碰撞中的不变量”的实验中,用如图的斜槽装置进行探究,以下说法正确的是()A. 选择实验仪器时,天平可选可不选B. 实验中的斜槽需要光滑且末端切线水平C. 需要记录小球抛出的高度及水平距离,以确定小球离开斜槽末端时的速度D. 无论是否放上被碰小球,入射小球都必须从同一高度处静止释放2.如图是某同学利用光电门和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验装置图,下列做法正确的是()A. 用压强计测量滑块的质量B. 用米尺测量挡光片的宽度C. 用秒表测量挡光片通过光电门的时间D. 用挡光片的宽度除以挡光时间来近似计算滑块的瞬时速度3.若采用图中甲、乙两种实验装置来验证动量守恒定律(图中小球半径相同,质量均为已知,且m A>m B,B、B′两点在同一水平线上),下列说法正确的是()A. 采用图甲所示的装置,必须测量OB、OM、OP和ON的距离B. 采用图乙所示的装置,必须测量OB、、和的距离C. 采用图甲所示装置,若,则表明此碰撞动量守恒D. 采用图乙所示装置,若,则表明此碰撞机械能守恒4.如图是某同学设计的验证动量守恒的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点正下方桌子的边沿有一高为H的竖直立柱。
实验前,调节悬点与绳长,使弹性球1静止时,恰好与立柱上的球2接触,且两球球心等高。
实验时,把球2放在立柱上,将球1拉到A点,由静止释放。
当球1摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞;碰撞后球1向右最远可摆回到B点,球2则落到水平地面上的C点;测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。
现已测出弹性球1和球2的质量m1和m2,A点、B点和立柱分别距水平桌面的高度为a、b,立柱高度为H,C点与桌子边沿间的水平距离c,桌面高度H。
已知当地重力加速度g,忽略小球的大小。
根据测量的数据,在误差允许的范围内,该实验中动量守恒的表达式为____。
2020-2021学年人教版选修3-5高二物理第二学期第十六章动量守恒定律单元同步密卷一、单选题1.几个水球可以挡住一颗子弹?许多人被问到这个问题时,答案可能都不一样。
《国家地理频道》(nationalGeographicChannel)就为此特地做了一次实验,把10颗水球排成一条直线,还找来专家对着这排水球开枪,没想到结果却让人出乎意料:四个水球就能够挡住子弹!设子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动,恰好能穿出第4个水球,则下列说法不正确的是()A.子弹在每个水球中的速度变化相同B.子弹在每个水球中运动的时间不同C.每个水球对子弹的冲量不同D.子弹在每个水球中的动能变化相同2.如图所示,A、B两物体的质量比m A:m B=4:3,它们原来静止在足够长的平板车C上,A、B间有一根被压缩了的弹簧,地面光滑。
当弹簧突然释放后,且已知A、B组成的系统动量守恒。
则有()A.A、B与C的动摩擦因数相等B.A、B与C的动摩擦因数不相等C.最终稳定时小车向右运动D.A、B、C系统动量不守恒3.如图,水平面上有一平板车,某人站在车上抡起锤子从与肩等高处挥下,打在车的左端,打后车与锤相对静止。
以人、锤子和平板车为系统(初始时系统静止),研究该次挥下、打击过程,下列说法正确的是()A.若水平面光滑,在锤子挥下的过程中,平板车一定向右运动B.若水平面光滑,打后平板车可能向右运动C .若水平面粗糙,在锤子挥下的过程中,平板车一定向左运动D .若水平面粗糙,打后平板车可能向右运动4.质量分别为6m 和2m 的甲、乙两个滑块,以相同的速率v 在光滑水平面上相向运动,发生碰撞后滑块甲静止不动,那么这次碰撞()A .一定是弹性碰撞B .一定是非弹性碰撞C .弹性碰撞和非弹性碰撞都有可能D .可能是非对心碰撞5.某烟花弹在点燃后升空到离地h 时速度变为零,此时弹中火药爆炸将烟花弹炸裂为质量相等的A 、B 两部分,A 竖直向上运动,B 竖直向下运动,A 继续上升的最大高度为3h,从爆炸之后瞬间开始计时,A 、B 在空中运动的时间分别为A t 和B t 。
第1课实验:探究碰撞中的不变量备课堂教学目标:(一)知识与技能1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路;2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法;3、掌握实验数据处理的方法。
(二)过程与方法知道实验探究过程。
(三)情感态度与价值观渗透物理学方法的教育,体会科学探究的要素。
重点:探究碰撞中的不变量的基本思路难点:碰撞前后的速度的测量方法教学方法:多媒体展示、实验演示、推理计算教学用具:细线2条、小钢球若干、打点计时器、电源、导线若干、小车2个、橡皮泥、撞针讲法速递(一)引入新课:碰撞是常见的现象,以宏观、微观现象为例,从生产、生活中的现象(包括实验现象)中提出研究的问题----碰撞前后是否有什么物理量保持不变?引导学生从现象出发去发现隐藏在现象背后的自然规律。
板书:第1节实验:探究碰撞中的不变量(二)进行新课: 演示:A 、B 是两个悬挂起来的钢球,质量相等。
使B 球静止,拉起A 球,放开后A 与B 碰撞,观察碰撞前后两球运动的变化。
换为质量相差较多的两个小球,重做以上实验通过演示实验的结果看出,两物体碰后质量虽然没有改变,但运动状态改变的程度与物体质量的大小有关。
让学生通过观察现象猜想碰撞前后可能的“不变量”描述思路:两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量? m 1 v 1 + m 2v 2 = m 1 v 1’ + m 2 v 2’ ?或者,各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量? m 1 v 12+ m 2v 22= m 1 v 1’2+ m2 v 2’2?也许,两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变?22112211m v m v m v m v '+'=+ ?……指明了探究的方向和实验的目的制定计划与设计实验:P4~P5参考案例:给学生一定的设计空间 P3需要考虑的问题: 讨论操作和数据处理中的技术性问题(1)获得一维碰撞的方案①利用气垫导轨实现两滑块发生一维碰撞;②利用等长悬线悬挂等大小球实现两球发生一维碰撞;③利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞。
【最新】度高二物理(人教版)选修3-5第十六章动量守恒定律单元练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.篮球运动员接传来的篮球时,通常要先伸出两臂迎接,手接触到球后,两臂随球迅速引至胸前,这样做可以A.减小球对手作用力的冲量B.减小球的动量变化率C.减小球的动量变化量D.减小球的动能变化量2.放在光滑水平面上的物体,受到和水平面成60°角的斜向上的拉力作用2s钟,获得动量为40kg•m/s(物体没有离开地面).这个拉力大小为()A.80N B.40N C.34.6N D.20N3.如图所示,两个质量相同的物体从同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止滑下,到达斜面底端的过程中,两物体相同的物理量为A.重力的冲量B.弹力的冲量C.合外力的冲量D.动量改变量的大小4.一个质量为m的小球以速率v垂直射向墙壁,被墙以相等速率反向弹回.若球与墙的作用时间为t,则小球受到墙的平均作用力大小为()A.mvtB.2mvtC.2mvtD.05.如图所示在光滑的水平面上放置着一质量为M的木块,一质量为m的子弹以初速度v0从左边水平射向木块,并能留在木块中,木块获得的速度为v1,系统产生的热量为Q1;若仅将木块从上方削去一部分,仍让子弹以初速度v0从左边水平射向木块,木块最终获得的速度为v2,系统产生的热量为Q2,整个过程中假设子弹、木块间的作用力不变,则下列说法正确的是()A .子弹将射出木块,v 2>v 1,Q 2<Q 1B .子弹将射出木块,v 2<v 1,Q 2=Q 1C .子弹仍将留在木块中,v 2>v 1,Q 2<Q 1D .子弹仍将留在木块中,v 2<v 1,Q 2=Q 16.如图所示,水平地面上放着一个表面均光滑的凹槽,槽两端固定有两轻质弹簧,一弹性小球在两弹簧间往复运动,把槽、小球和弹簧视为一个系统,则在运动过程中( )A .系统的动量守恒,机械能不守恒B .系统的动量守恒,机械能守恒C .系统的动量不守恒,机械能守恒D .系统的动量不守恒,机械能不守恒7.A 、B 两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A 球的动量是5kg·m/s ,B 球的动量是7 kg·m/s .当A 球追上B 球时发生碰撞,则碰后A 、B 两球的动量可能值分别是( ) A .6 kg·m/s ,6 kg·m/s B .3 kg·m/s ,9 kg·m/s C .2 kg·m/s ,14 kg·m/sD .-5 kg·m/s ,15 kg·m/s8.将质量为m 0的木块固定在光滑水平面上,一颗质量为m 的子弹以速度v 0沿水平方向射入木块,子弹射穿木块时的速度为3v .现将同样的木块放在光滑的水平桌面上,相同的子弹仍以速度v 0沿水平方向射入木块,设子弹在木块中所受阻力不变,则以下说法正确的是()A .若m 0=3m ,则能够射穿木块B .若m 0=3m ,子弹不能射穿木块,将留在木块中,一起以共同的速度做匀速运动C .若m 0=3m ,子弹刚好能射穿木块,此时子弹相对于木块的速度为零D .若子弹以3v 0速度射向木块,并从木块中穿出,木块获得的速度为v 1;若子弹以4v 0速度射向木块,木块获得的速度为v 2;则必有v 1<v 2二、多选题9.在光滑的水平桌面上有等大的质量分别为M =0.6kg ,m =0.2kg 的两个小球,中间夹着一个被压缩的具有E p =10.8J 弹性势能的轻弹簧(弹簧与两球不相连),原来处于静止状态。
高二物理选修35第十六章:动量守恒定律练习1.矢量性:动量守恒定律的表达式中各个物理量均具有方向性,关于作用前后物体的运动方向都在一条直线上的效果,应选取正方向,然后依据方向性将正负值代入表达式中,不明方向时用和的方式,最后依据结果的正负判别其方向。
2.同时性:动量是形状量,动量守恒反映的是系统的某两个形状的动量是相反的,运用动量守恒处置效果时一定要留意同一时辰的各物体的总动量才干相加,不是同一时辰的动量不能相加。
3.瞬时性:系统在相互作用的进程中,每一时辰的动量都守恒,而不应将不同时辰系统内各物体的动量停止分解。
4.相对性:由于动量的大小与参考系的选择有关,因此在运用动量守恒时,应留意各物体的速度必需是相对同一参考系的速度,普通是以空中为参考系的。
二.两个作用进程:1.瞬时作用:物体间的相互作用时间极短时,从空间上看,物体的瞬时位置不变,但物体的速度发作突变,总动量坚持不变,应选取相互作用的两个物体为系统,如碰撞、爆炸、反冲、绳绷直瞬间等。
1〕碰撞:例1:在润滑的水平面上两个小球的质量区分为m1=1kg,m2=3kg,m1以6m/s的速度撞击运动不动的m2,当两球碰撞后,m1以3m/s的速度运动,求: m2的速度?例2:假定在上题中,m1=10kg,m2=5kg,m1以10m/s的速度撞击运动不动的m2,当两球碰撞后,m2以12m/s的速度运动,求:碰撞后m1的速度?例3:假定在上题中,m1=3kg,m2=2kg,m1以2m/s的速度撞击运动不动的m2,当两球碰撞后粘在一同运动,求:磁后的速度?2〕绳绷直:例4:如图示,在润滑的水平面上,质量为m1=10kg,m2=20kg的两辆小车中间用一根简直不可伸长的轻绳相连,m1以3m/s的速度运动,m2运动不动,当绳绷直时,两车的速度是多少?2.继续作用:物体间的相互作用时间相对较长时,从空间上看,普通有位移,物体的速度延续变化,如人船模型、滑块-----滑板模型、弹簧振子模型等。
第十六章第一节1.(山东青岛市部分重点中学2016~2017学年高二下学期检测)气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响,因此成为重要的实验器材,气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验。
导学号00514003现提供以下实验器材:(名称、图象、编号如图所示)利用以上实验器材还可以完成“探究一维碰撞中的守恒量”的实验。
为完成此实验,某同学将实验原理设定为:m1v0=(m1+m2)v(1)针对此原理,我们应选择的器材编号为:__ABC__。
(2)在我们所选的器材中:__B__器材对应原理中的m1(填写器材编号)。
解析:该实验的原理为m1v0=(m1+m2)v,两个物体最终粘在一起,一起运动,通过光电门可以测量速度的大小,所以应选择的器材为A、B、C。
因为m1应该是先运动的滑块,不是静止的滑块,所以对应的器材是B。
2.(湖北省部分重点中学2016~2017学年高二下学期检测)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′=__0.094__m/s,v2′=__0.143__m/s。
烧断细线前m1v1+m2v2=__0__kg·m/s,烧断细线后m1v1′+m2v2′=__2.5×10-4kg·m/s__kg·m/s。
可得到的结论是__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__。
导学号00514004解析:取向左方向为正,两滑块速度v 1′=d Δt 1=3.00×10-20.32m/s ≈0.094m/s , v 2′=-d Δt 2=-3.00×10-20.21m/s ≈-0.143m/s 。
高中物理学习材料(灿若寒星**整理制作)第十六章动量守恒定律第一节实验:探究碰撞中的不变量知识点实验探究的思路1.在利用悬线悬挂等大小球探究碰撞中的不变量实验中,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计算小球碰前速度C.两小球必须都是钢性球,且质量相同D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动2.在“验证动量守恒定律”的实验中,必须测量的量有( )A.小球的质量m1和m2B.小球的半径rC.桌面到地面的高度H D.小球m1的起始高度hE.小球从抛出到落地的时间t F.小球m1和m2碰撞后飞出的水平距离G.小球m1未碰撞前飞出的水平距离3.在做“碰撞中的动量守恒”实验时,必须做到( )A.斜槽轨道必须是笔直的B.把小球放到斜槽末端的槽口时,小球必须能够静止C.碰撞的瞬间,入射球与被碰球的球心连线与轨道的末端的切线平行D.以上都不需要做到4.如图所示,在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有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,实验步骤如下:(1)把两滑块A:B紧贴在一起,在A上放质量为州的砝码,置于导轨上,用电动卡销卡住A、B,在A、B的固定挡板间放入一弹簧,使弹簧处于水平压缩状态。
(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,A、B与挡板C、D碰撞的阿时,电子计时器自动停表,记下A至C的运动时间t1和B至D的运动时间t2。
(3)重复几次取t1、t2的平均值.①在调整气垫导轨时应注意;②应测量的数据还有;③只要关系式成立,即可得出碰撞中守恒的量是动量的矢量和。
5.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10 Hz.开始两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻质弹簧,滑块用绳子连接,绳子烧断后,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,释放弹簧,A、B离开弹簧后,A滑块做运动,其速度大小为。
第十六章动量守恒定律综合练习一班别姓名学号一、单选题1.光滑水平地面上,A、B两物块质量都为m,A以速度v向右运动,B原来静止,左端有一轻弹簧,如图所示,当A撞上弹簧,弹簧被压缩到最短时()A. A、B系统总动量为2mvB. A的动量变为零C. B的动量达到最大值D. A、B的速度相等2.如图所示,质量为M的车厢静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m的滑块,以初速度v0在车厢地板上向右运动,与车厢两壁发生若干次碰撞,最后相对车厢静止,则车厢的最终速度是()A. 0B. v0,方向水平向右C. ,方向水平向右D. ,方向水平向右3.下列说法正确的是()A. 速度大的物体,它的动量一定也大B. 动量大的物体,它的速度一定也大C. 只要物体的运动速度大小不变,则物体的动量也保持不变D. 物体的动量变化越大则该物体的速度变化一定越大4.下列情况中系统动量守恒的是()①小车停在光滑水平面上,人在车上走动时,对人与车组成的系统②子弹水平射入放在光滑水平面上的木块中,对子弹与木块组成的系统③子弹射入紧靠墙角的木块中,对子弹与木块组成的系统④气球下用轻绳吊一重物一起加速上升时,绳子突然断开后的一小段时间内,对气球与重物组成的系统.A. 只有①B. ①和②C. ①和③D. ①和③④5.一物体在合外力F的作用下从静止开始做直线运动,合外力方向不变,大小随时间的变化如图所示,该物体在t0和2t0时刻,物体的动能分别为E k1、E k2,物块的动量分别为p1、p2,则()A. E k2=9E k1,p2=3p1B. E k2=3E k1,p2=3p1C. E k2=8E k1,p2=4p1D. E k2=3E k1,p2=2p16.关于物体的动量,下列说法中正确的是()A. 物体的动量越大,其惯性也越大B. 物体的速度方向改变,其动量一定改变C. 物体的动量改变,其动能一定改变D. 运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的加速度方向7.将质量为1.00kg的模型火箭点火升空,50g燃烧的燃气以大小为600m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)()A. 30kg•m/sB. 5.7×102kg•m/sC. 6.0×102kg•m/sD. 6.3×102kg•m/s8.甲、乙两球在光滑水平面上发生碰撞.碰撞前,甲球向左运动,乙球向右运动,碰撞后一起向右运动,由此可以判断()A. 甲的质量比乙小B. 甲的初速度比乙小C. 甲的初动量比乙小D. 甲的动量变化比乙小二、多选题9.一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动.F随时间t变化的图线如图所示,则()A. t=1s时物块的速率为1m/sB. t=2s时物块的动量大小为4kg•m/sC. t=3s时物块的动量大小为5kg•m/sD. t=4s时物块的速度为零10.古时有“守株待兔”的寓言,设兔子的头部受到大小等于自身重力的打击力时即可致死,并设兔子与树桩作用的时间为0.2s,取g=10m/s2,则被撞死的兔子的奔跑速度可能为()A. 1 m/sB. 1.5 m/sC. 2 m/sD. 2.5 m/s11.如图所示,小木块P和长木板Q叠放后静置于光滑水平面上.P、Q的接触面是粗糙的.用足够大的水平力F拉Q,P、Q间有相对滑动.在P从Q左端滑落以前,关于水平力F的下列说法中正确的是()A.F做的功大于P、Q动能增量之和 B. F做的功等于P、Q动能增量之和C. F的冲量大于P、Q动量增量之和D. F的冲量等于P、Q动量增量之和12.如图所示是质量为M=1.5kg的小球A和质量为m=0.5kg的小球B在光滑水平面上做对心碰撞前后画出的位移x-时间t图象,由图可知()A. 两个小球在碰撞前后动量不守恒B. 碰撞过程中,B损失的动能是3JC. 碰撞前后,A的动能不变D. 这两个小球的碰撞是弹性的三、实验题探究题13.某实验小组利用图示装置验证动量守恒定律,光滑水平桌面上有一轻弹簧,原长很短,小球A、B将弹簧压缩至某一长度后由静止释放,A、B被弹开后沿桌面边缘飞出,落至水平地面上的M、N两点。
第十六章:动量守恒定律一.基础知识(一).实验:探究碰撞中的不变量实验思路:(1)建立模型:实验必须保证碰撞是一维碰撞,即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动,规定某个方向为正方向。
(2)用天平测量物体的质量(3)测量物体碰撞前后的速度方法1:光电门测速光电门测速:测出滑块经过光电门的时间t,则滑块匀速运动的速度为v=L/t方法2:单摆测速单摆测速:设摆绳长为L,测出摆角θ和β,机械能守恒可得速度为方法3:打点计时器测速打点计时器测速:测出相邻计数点间的距离⊿X,可得速度为v =⊿X/⊿t方法4:平抛测试本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
说明:橡皮泥θβ保证两绳等长1)斜槽末端的切线要水平;2)从同一高度释放小球;3)实验中不需要测量时间,也不需要测量桌面的高度;4)能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2);5)用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置;(二).冲量、动量和动量定理1.动量P(1)定义:物体的质量与速度的乘积。
(2)表达式:p=mv。
(3)单位:千克·米/秒。
符号:kg·m/s。
(4)特征:动量是状态量,是矢量,其方向和速度方向相同。
例题:(3-5课本第7页例题)一个质量是0.1Kg的钢球,以6m/s的速度水平向右运动,碰到坚硬的墙壁后弹回,沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动。
碰撞前后的动量变化了多少?分析:1.说明动量的变化量发生了变化,或者说变大了,但是动量的大小可能不变。
2.说明动量是矢量,应该注意方向问题;(例如:创新方案牛刀小试1、2题)。
1.[多选]物体的动量变化量的大小为5 kg·m/s,这说明()A.物体的动量在减小B.物体的动量在增大C.物体的动量大小可能不变D.物体受到的合力冲量大小为5 N·s解析:选CD动量是矢量,动量变化了5 kg·m/s,物体动量的大小可能增大,也可能减小,还可能不变。
第1节 实验:探究碰撞中的不变量(二)1.两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这条直线运动,这种碰撞叫做 ________.在一维碰撞的情况下,与物体运动有关的物理量只有物体的______和 ______.若速度与设定的方向一致,取____值,否则取____值.2.设两个物体的质量为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1′、 v2′,则两个物体在一维碰撞的情况下碰撞前后不变的物理量,可能有以下几种情况:(1)m1v1+m2v2=______________(2)m1v21+m2v22=____________(3)v1m1+v2m2=______________________ 也许还有……探究以上各关系式是否成立,关键是准确测量碰撞前后的速度v1、v2、v1′、v2′.3.一维碰撞情况下探究不变量的方案方案一:利用气垫导轨实现一维碰撞(1)质量的测量:用______测量.(2)速度的测量:v =Δx Δt,式中Δx 为滑块上挡光片的宽度,Δt 为数字计时器显示的滑块 的挡光片经过光电门的______.(3)所用器材:__________、光电计时器、______、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰 撞架、胶布、撞针、橡皮泥.方案二:利用等长悬线悬挂等大小的球实现一维碰撞(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______,从而算出碰撞前对应小球的速度;测量 被碰小球摆起的______,算出碰撞后对应小球的速度.(3)所用器材:带细线的______(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等. 方案三:利用小车在光滑桌面上碰撞另一辆静止小车实现一维碰撞(1)质量的测量:用天平测量.(2)速度的测量:v =Δx ,Δx 是纸带上两计数点间的______,可用________测量;Δt 为小 车经过Δx 所用的______,可由打点间隔算出.(3)所用器材:光滑长木板、____________、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥.图14.如图1所示,在实验室用两端带竖直挡板C 、D 的气垫导轨和有固定挡板的、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.(2)按下电钮使电动卡销放开,同时起动记录两滑块运动时间的两个电子计时器,当A 和 B 与挡板C 和D 碰撞的同时,电子计时器自动停表,记下A 至C 运动时间t1,B 至D 运 动时间t2.(3)重复几次取t1、t2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两滑块速度与质量乘积之和为__________,作用后A、B两滑块速度与质量乘积之和为____________.实验数据的处理方法图25.在“探究碰撞中不变量”的实验中称得入射小球1的质量m1=15 g,被碰小球2的质量m2=10 g,由实验得出它们在碰撞前后的位移—时间图线如图2中的1、1′、2′曲线所示,则由图可知,入射小球在碰前m1v1=________g·cm/s,入射小球在碰后m1v1′=________g·cm/s,被碰小球m2v2′=________g·cm/s.由此可得出结论_________________________________________________________________________________________ ____________________.6.如图3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(闪光时间间隔为0.4 s),求出:(1)A、B两滑块碰撞前后的速度;(2)根据闪光照片分析说明:两滑块碰撞前后,两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量.图3图47.如图4所示为验证“碰撞中的动量守恒”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“碰撞中的动量守恒”实验中可以用________作为时间单位.(2)本实验中,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.入射小球与被碰小球满足ma>mb,ra=rb(3)如图4所示,其中M、P、N分别为入射小球与被碰小球对应的落点的平均位置,则实验中要验证的关系是()A.ma·ON=ma·OP+mb·OMB.ma·OP=ma·ON+mb·OMC.ma·OP=ma·OM+mb·OND.ma·OM=ma·OP+mb·ON8.在利用等长悬线悬挂等大小的球的实验装置,探究碰撞中的不变量的实验中,若绳长为l,球1、2分别由偏角α和β静止释放,则在最低点碰撞前的速度大小分别为________、________.若碰撞后向同一方向运动最大偏角分别为α′和β′,则碰撞后两球的瞬时速度大小分别为________、________.图59.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5所示.将这一系统置于光滑水平桌面上,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)用所得数据验证的关系是________________________________________________________________________.10.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6所示,图6(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;④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;⑤把滑块2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取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出较理想的纸带如图7所示:图7⑧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 ;两滑块相互作用以后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________________________________________________________________________.11.A 、B 两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短).用闪光 照相,闪光4次摄得的闪光照片如图8所示.已知闪光的时间间隔为Δt ,而闪光本身持 续时间极短,在这4次闪光的瞬间,A 、B 两滑块均在0~80 cm 刻度范围内,且第一次 闪光时,滑块A 恰好通过x =55 cm 处,滑块B 恰好通过x =70 cm 处,问:图8(1)碰撞发生在何处?(2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间?(3)设两滑块的质量之比为mA ∶mB =2∶3,试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之 和是否相等?参考答案1.一维碰撞 质量 速度 正 负2.(1)m1v1′+m2v2′ (2)m1v1′2+m2v2′2 (3)v1′m1+v2′m23.方案一:(1)天平 (2)时间 (3)气垫导轨 天平方案二:(2)角度 角度 (3)摆球方案三:(2)距离 刻度尺 时间 (3)打点计时器课堂探究练3.(1)用水平仪调试使得导轨水平 (2)A 至C 的距离L1、B 至D 的距离L2 (3)0 (M +m)L1t1-M L2t2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t1和B 至D 的时间t2,并且要测量出两滑块到挡板的距离L1和L2,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vA =L1t1,vB =-L2t2.碰前两物体静止,速度与质量乘积之和为0,碰后两滑块的速度与质量乘积为(M +m)L1t1-M L2t2. 点评 要求两物体在碰撞前后质量与速度乘积的关系,就要根据不同的仪器直接或间接测量物体的质量和速度,最后比较在误差范围内其乘积是否相等即可.4.1 500 750 750解析 碰撞前后两物体的质量和速度满足关系式m1v1=m1v1′+m2v2′.5.(1)vA =0 vB =1.0 m/s vA′=0.75 m/s vB′=0.5 m/s (2)是不变量解析 由图分析可知(1)碰撞后:A 、B 的速度分别为vA′=ΔxA′Δt =0.30.4 m/s =0.75 m/s ,vB′=ΔxB′Δt =0.20.4m/s =0.50 m/s.从发生碰撞到第二次拍摄照片,A 运动的时间是t1=ΔxA″vA′=0.150.75 s =0.2 s ,由此可知:从拍摄第二次照片到发生碰撞的时间为t2=(0.4-0.2) s =0.2 s ,则碰撞前B 物体的速度为vB =ΔxB″Δt2=0.3-0.2×0.50.2m/s =1.0 m/s ,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自己的速度的乘积之和是不变量.方法总结 分析两物体碰撞前后的速度,通过计算,寻找碰撞前后物体的质量与速度的关系,可以计算碰撞前后下列物理量是否不变:①两物体质量与速度乘积的和,即m1v1+m2v2.②两物体质量与速度平方的乘积的和,即m1v21+m2v22.③两物体质量与速度的比值的和,即m1v1+m2v2… 课后巩固练6.(1)平抛时间 (2)BCD (3)C解析 (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)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度释放,C 对,A 错;为使入射小球不返回且碰撞时为对心正碰,应使ma>mb 且ra =rb ,D 对.(3)实验中要验证mav1=mav1′+mbv2′,取平抛时间为时间单位,则变为maOP t =ma OM t+mb ON t ,即maOP =maOM +mbON. 7.见解析解析 碰撞前和碰撞后两球运动时,各自满足机械能守恒,即mgh =12mv2.碰撞前:球1:v1=-.球2:v2=-.碰撞后:球1:v1′=-.球2:v2′=-8.(1)刻度尺、天平 (2)两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离x1、x2 (3)m1x1=m2x2解析 本题为设计性实验,在细线被烧断的瞬间,在弹簧弹力的作用下两木块m1、m2分别被弹出桌面做平抛运动,抛出时的速度不易直接测量,但两木块落点距抛出点的水平距离容易测量,又两木块平抛时间相同,从而可以表示出做平抛运动的水平速度,故实验器材应有刻度尺、天平.设落地时间为t ,用天平测出两木块质量分别为m1、m2,用刻度尺测出落点距抛出点的水平距离分别为x1、x2,则m1v1=m1x1t ,m2v2=m2x2t,若能求得m1x1=m2x2即推知m1v1=m2v2的等量关系.9.(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有摩擦解析 (2)作用前滑块1的速度v1=0.20.1m/s =2 m/s ,其质量与速度的乘积为0.31 kg×2 m/s =0.620 kg·m/s ,作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v =0.1680.14m/s =1.2 m/s ,其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg +0.205 kg)×1.2 m/s =0.618 kg·m/s.10.(1)60 cm (2)Δt 2(3)碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等 解析 (1)据题意分析知:碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间,碰后B 静止,故碰撞发生在x =60 cm 处.(2)碰撞后A 向左做匀速运动,设其速度为vA′,则vA′Δt =20从发生碰撞后到第二次闪光时A 向左运动10 cm ,设时间为t′,则vA′t′=10设第一次闪光到发生碰撞时间为t ,则t +t′=Δt ,由以上各式得t =Δt 2(3)取向右为正方向碰撞前:A 的速度vA =5Δt/2,B 的速度为vB =-10Δt/2, 质量与速度的乘积之和为mAvA +mBvB =mA×5Δt/2+mB×-10Δt/2=-mA×20Δt碰撞后:A 的速度为vA′=-20Δt,B 的速度为vB′=0, 质量与速度的乘积之和为mAvA′+mBvB′=mA×⎝⎛⎭⎫-20Δt +0=-mA×20Δt. 由此可得碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等.。