2018年高考物理二轮复习第十二章物理实验专题12.11探究碰撞中的守恒量

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1、专题12.11探究碰撞中的守恒量1.在“探究碰撞中的不变量”的实验中,下面是某实验小组选用水平气垫导轨,光电门的测量装置来研究两个滑块碰撞过程中系统动量的变化情况。实验装置如图所示。实验过程:(1)调节气垫导轨水平,并使光电计时器系统正常工作。(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L。(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)。(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1和m2.(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上,让滑块2处于静止状态(v2=0),滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统

2、自动记录时间),碰撞后两者粘在一起,分别记下滑块1的挡光片碰撞前经过光电门的时间t1和碰撞后经过光电门的时间t2。(6)根据v=L/t计算滑块1碰撞前经过光电门的速度表达式为,碰撞后两滑块粘合在一起经过光电门的速度表达式为。计算出滑块碰撞前后的动量,并比较两滑块碰撞前后的动量的矢量和。根据表格中实验数据,完成表格内容(表中计算结果保留三位有效数字)m1=0.324kg,m2=0.181kg,L=1.00×10-3m次数滑块1滑块2碰撞前系统动量(kgm/s)碰撞后系统动量kgm/s碰撞前v1/(m

3、/s)碰撞后v/(m/s)碰撞前v2/(m/s)碰撞后v/(m/s)m1v1m2v2(m1+m2)v110.2900.18400.18420.4260.26900.269结论(7)若要证明上述碰撞是非弹性碰撞,那么还应该满足的表达式为。(用上面所测物理量的符号即m1、m2、t1、t2、L表示。)【参考答案】(6)完成表格内容.次数滑块1滑块2碰撞前系统动量(kgm/s)碰撞后系统动量kgm/s碰撞前v1/(m/s)碰撞后v/(m/s)碰撞前v2/(m/s)碰撞后v/(m/s)m1v1m2v2(m1

4、+m2)v10.2900.18400.1840.094000.092020.4260.26900.2690.13800.136结论在误差允许的范围内,系统碰撞前后动量的矢量和相等,即系统碰撞前后不变的量是系统的总动量。(7)m1>(m1+m2)2.某同学设计如图甲所示的装置,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次,得到10个落点痕迹,再把B球放

5、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.(1)碰撞后B球的水平射程是________cm.(2)在以下四个选项中,本次实验必须进行的测量是________. A.水平槽上未放B球时,A球落点位置到O点的距离B.A球与B球碰撞后,A、B两球落点位置到O点的距离C.A、

6、B两球的质量D.G点相对于水平槽面的高度(3)若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA,碰撞后A、B两球落点位置到O点的距离分别为xA′、xB′,已知A、B两球半径均为r,则通过式子________________即可验证A、B两球碰撞中的不变量.【参考答案】(1)64.7(64.2~65.2均可) (2)ABC(3)mAxA=mAxA′+mBxB′3.如图甲所示,在水平光滑轨道上停着A、B两辆实验小车,A车上系有一穿过打点计时器的纸带。当A车获得水平向右的速度时,随即启动打点计时

7、器,A车运动一段距离后,与静止的B车发生正碰并连在一起运动。纸带记录下碰撞前A车和碰撞后两车的运动情况,如图乙所示。打点计时器电源频率为50Hz,则碰撞前A车速度大小为    m/s,碰撞后的共同速度大小为    m/s。如果已知碰撞过程中mv是不变量,则可求得mA∶mB=    。【参考答案】0.60 0.40 2∶14.用如图所示装置做“探究碰撞中的不变量”的实验,质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点,质量为mB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

8、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。碰撞后,A球把轻质指示针OC推到与竖直线夹角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,多次重复上述实验,白纸上记录到多个B球的落点。(1)图中s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    等物理量。(3)用测得的物理量表示:mAvA=    ;mAvA'=;mBvB'=    。【参考答案】(1)落地点 (2)mA、mB、α、β、h、l、s(3)mA

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