2019_2020学年高中物理第16章动量守恒定律第1节实验探究碰撞中的不变量课下作业新人教版选修3_5.doc

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1、第1节　实验探究碰撞中的不变量[随堂巩固]1．用如图16－1－7所示的装置也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________。图16－1－7(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，碰撞点应与两球球心同在一条水平线上，故两球悬线长度相等，O1、O2之间距离等于球的直径。(2)如果两球的半径不相等，也

2、可完成实验，调整装置时，应使O1、O2之间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2．现利用图16－1－8(a)所示的装置验证动量守恒定律。在图(a)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m1＝0.310kg，滑块B的质量m2＝0.108kg，遮光片的宽度d＝1.00

3、cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0Hz。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ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示。9(a)(b)图16－1－8若实验允许的相对误差绝对值(×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为v＝①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ΔtA，则ΔtA＝＝0.02s②Δ

4、tA可视为很短。设A在碰撞前、后瞬时速度大小分别为v0、v1。将②式和图给实验数据代入①式得v0＝2.00m/s③v1＝0.970m/s④设B在碰撞后的速度大小为v2，由①式有v2＝⑤代入题给实验数据得v2＝2.86m/s⑥设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p′，则p＝m1v0⑦p′＝m1v1＋m2v2⑧9两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为δp＝×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[限时检测][限时

5、45分钟]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＝mv2－0，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。答案　ABD2．(多选

6、)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。答案　BC3．(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

7、的电源，再释放拖动纸带的小车9D．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源解析　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很大的碰撞，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，否则因运动距离较短，小车释放以后再接通电源，不容易得到实验数据，故选项C正确、D错。答案　BC4．(多选)在“探究碰撞中的不变量”的实验中，对于最终的结论m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，下列说法正确的是A．仅限于一维碰撞B．

8、任何情况下m1v＋m2v＝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的乘积之和解析　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。答案　AD题组二　数据处理及误差分析5．用图16－1－9所示装置研究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置