人教版高中物理选修35第十六章第一节 实验探究碰撞中的不变量Word文档格式.docx

1、【题型】填空题【备注】【结束】4【题文】用如图所示的装置可以完成“探究碰撞中的不变量”实验。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Q1、Q2之间的距离等于_。【答案】相等球的直径【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量，意在考查考生的理解和分析能力.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。5.【题文】如图（a）所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲力时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运

2、动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图（b）所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为_m/s，碰撞后的共同速度大小为_m/s.【答案】0.60.4【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量以及纸带的处理，意在考查考生的数据处理能力.根据纸带数据可知前面的点是碰撞前打的点，速度m/s；后面的几个点是碰撞后打的点，速度m/s6【题文】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m1170 g，右侧滑块质量m2110 g，挡光片宽度为3.00 cm，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

3、光电门的时间分别为t10.32s，t20.21s。则两滑块的速度分别为v1_m/s，v2_m/s。烧断细线前m1v1m2v2_kgm/s，烧断细线后m1v1m2v2_kgm/s。可得到的结论是_。【答案】0.0940.14302.5104kgm/s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取向左方向为正，两滑块速度烧断细线前m1v1m2v20烧断细线后m1v1m2v2（0.1700.0940.1100.143）kgm/s2.5m/s，在实验允许的误差范围内，m1v1m2v2m1v1m2v2【题型】填空题【备注】【结束】7【题文】某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变

4、量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动。然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示。在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。（1）若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，A为运动起始的第一点，则应选_段计算小车甲的碰前速度，应选_段来计算小车甲和乙碰后的共同速度（以上两格填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）。（2）已测得小车甲的质量m甲0.40kg，小车乙的质量m乙0.20kg，由以上测量结果可得：碰前m甲v甲m乙v乙_kg碰后m甲v甲m乙v乙_k

5、g（3）通过计算得出的结论是什么？【答案】（1）BCDE（2）0.4200.417（3）在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量，意在考查考生的分析能力.（1）观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度。（2），,m甲v甲m乙v乙0.420kg碰后m甲v甲m乙v乙（m甲m乙）v0.417kg（3）在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的。8【题文】水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别

6、是0.6kg和0.2kg，A 车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动。碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示，根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的？【答案】碰撞前后mv是相等的由纸带可以看出，A、B两个小车碰前和碰后都是向右运动，且碰撞时发生在从右边数第5个点时，A车碰前碰后都看成匀速运动，右边4个间隔距离为6.6cm，时间t40.02s0.08s，A物体的mAvA0.495kg碰后A与B一起运动的速度则（mAmB）vAB（0.60.2）kg0.58m/s0.464kg故在误差范围内，mv在碰撞前后是相等的。【题型

7、】简答题【备注】【结束】9【题文】水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是0.6kg和0.2kg，A 车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示，根据这些数据，请猜想：【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量以及纸带的处理，意在考查考生的数据处理能力. m/sA物体的mAvA0.6kg0.825m/s0.495kgm/s则（mAmB）vAB（0.60.2）kg故在误差范围内，mv在碰撞前后是相等的10【题文】为了“探究碰撞中的不变量”，在光滑桌面上放有A、B两个小球A球的质量为0.5kg，以速度6m/s跟质量为0.2kg

8、静止在桌面上的B球发生碰撞，并测得碰撞后B球的速度为8m/s，A球的速度变为2.8m/s，方向与原来相同根据这些实验数据，小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想：猜想1碰撞后B球获得了速度，A球把速度传递给了B球猜想2碰撞后B球获得了动能，A球把减少的动能全部传递给了B球你认为以上的猜想成立吗？若不成立，请你根据实验数据，通过计算说明，有一个什么物理量，在这次的碰撞中，B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等？【答案】猜想不成立，质量与速度的乘积.【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量以及纸带的处理，意在考查考生的理解分析和数据处理能力.vAvB，EkAEkB，猜想不成立mAvA3k

9、gm/s，mAvA1.4kgm/s，mBvB1.6kgmAvAmAvAmBvB能力题1【题文】用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，必须注意的事项是 A.A到达最低点时，两球的球心连线可以不水平B.A到达最低点时，两球的球心连线要水平C.多次测量减小误差时，A球必须从同一高度下落D.多次测量减小误差时，A球必须从不同高度下落【答案】BC【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量，意在考查考生的理解能力.要保证一维对心碰撞，必须在碰撞时球心在同一高度；多次测量求平均值，必须保证过程的重复性，A球必须从同一高度下落2【题文】某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡

10、皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力（1）若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则应选_段计算小车甲的碰前速度，应选_段来计算小车甲和乙碰后的共同速度（以上两格填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）碰前m甲v甲m乙v乙_kgm/s.（3）通过计算可以发现_（1）BCDE（2）0.420.417 （3）在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的（1）观察打点计时器打出

11、的纸带，点迹均匀的阶段BC应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD应为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起匀速直线运动，打出间距均匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度（2）v甲1.05m/s，v0.695m/sm甲v甲m乙v乙0.42kg碰后m甲v甲m乙v乙（m甲m乙）v0.600.695kgm/s0.417kg3【题文】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。开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，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200 g、300 g，根据照片记录的信息，A、B离开弹簧

12、后，A滑块做_运动，其速度大小为_m/s，本实验中得到的结论是_。【答案】匀速 0.09碰撞前后滑块A、B的质量与速度乘积之和为不变量【解析】本题考查了探究碰撞中的守恒量实验，关键是考查了学生的分析能力.碰撞前：vA0，vB0，所以有mAvAmBvB0碰撞后：vA0.09m/s，vB0.06m/s规定向右为正方向：mAvAmBvB0.2（0.09）0.30.060则由以上计算可知：mAvAmBvBmAvAmBvB4【题文】“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m115g，原来静止的被碰小球m210g，由实验测得它们在碰撞前后的xt图象如图，可知入射小球碰撞后的m1v1是_，入射小球碰撞前的m

13、1v1是_，被碰撞后的m2v2是_。由此得出结论_。【答案】0.0075kgm/s0.015 kgm/s 00075 kgm/s碰撞中mv的矢量和是守恒量【解析】本题考查了探究碰撞中的守恒量实验，关键是考查了学生的理解和分析能力.碰撞前m1的速度大小v1 m/s1m/s，故碰撞前的m1v10.015kg1m/s0.015kg碰撞后m1的速度大小v1m/s0.5m/s，m2的速度大小v2m/s0.75m/s，故m1v10.015kg0.5m/s0.0075kgm/s，m2v20.010.75kgm/s0.0075kg可知m1v1m1v1m2v2。5. 【题文】某同学把两块大小不同的木块用细线连接

14、，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的守恒量。（1）该同学还必须有的器材是_；（2）需直接测量的数据是_；（3）若mv为所探究的守恒量，需要验算的表达式如何表示？_。（1）刻度尺天平（2）两物体的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s2（3）m1s1m2s2取小球1的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为m1、m2，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为s1、s2，平抛运动的时间为t需要验证的方程：0=m1v1-m2v2又代入得到m1s1m2s2故需要测量两物体的

15、质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s1、s26【题文】如图所示“为探究碰撞中的不变量”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，所以我们在实验中可以用_作为时间单位（2）本实验中，实验必须要求的条件是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释放D.入射球与被碰球满足mamb，rarb（3）如图，其中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是A.maONmaOPmbOMB.maOPmaONmbC.maOMmbOND.maOMma（1）平抛时间（2）B

16、、C、D（3）C【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量，意在考查考生的理解和记忆能力.（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）选B、C、D.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释放即可，C对，A错为使入射小球不返回且碰撞时为对心正碰，应使mamb且rarb，D对（3）选C.实验中要验证mav1mav1mbv2，取平抛时间为时间单位，则变为，即maOPmaOMmbON.【题型】实验题【备注】【结束】7【题文】如图所示，在实验室

17、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，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m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，使弹簧处于水平方向上压缩状态（2）按下电钮使电卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A、B与挡板C、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的平均值在调整气垫导轨时应注意_；应测量的数据还有_；探究中得到的结论是_（1）使气垫导轨保持水平（2）A到C的距离s1和B到D的距离s2（3

18、）【解析】本题考查了探究碰撞中的守恒量实验的实验注意事项、实验原理与表达式，关键是考查了学生的理解能力.（1）为了使滑块做匀速运动，在调整气垫导轨时应注意使气垫导轨水平；（2）除了测出滑块的运动时间外，实验还应测出滑块A的左端到挡板C的距离s1和滑块B的右端到挡板D的距离s2；（3）滑块A的速度vA=滑块B的速度vB=探究中得到的结论是动量守恒（M+m）vA=MvB，即成立8【题文】用天平、气垫导轨（带光电计时器和两个滑块）探究物体间发生相互作用时的不变量，本实验可用自动照相机代替打点计时器（闪光频率为10 Hz），步骤方法如下：（1）用天平称出两滑块的质量mA0.10kg，mB0.20kg，

19、放在水平的气垫上（导轨上标尺的最小分度为1cm，滑块可看做质点）；（2）碰撞前后连续三次闪光拍照得图中a、b、c所示的照片；请你根据图示数据探究物体间发生相互作用时的不变量【答案】mAvAmBvBmAvAmBvB由题图a、b可确定A的速度为vAm/s0.6m/s则mAvA0.10.6kgm/s0.06kg从题图b、c看出滑块A与B靠近到发生碰撞需t2s2.5102s所以A与B碰后回到7.0cm位置，历时（0.12.5102）s7.5因此，求出v Am/s0.2m/sv Bm/s0.4m/s所以碰撞后：mAvAmBvB6102 kg由以上计算可得：9【题文】如图所示“为探究碰撞中的不变量”的实验

20、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，所以我们在实验中可以用_作为时间单位。（3）图中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是A.ma（1）平抛时间（2）BCD（3）C（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单位时间，从而变比较速度大小为比较水平位移的大小。（2）选BCD。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释放即可，C对，A错;为使入射小球不返回且碰撞时为对心正碰，应使mamb，rarb，D对。（3）选

21、C。实验中要验证mav1mav1mbv2，取平抛时间为单位时间，则变为ma= mamb，即ma10【题文】用天平、气垫导轨（带光电计时器和两个滑块）探究物体间发生相互作用时的不变量，本实验可用自动照相机代替打点计时器（闪光频率为10 Hz），步骤方法如下：（1）用天平称出两滑块的质量。mA0.10kg，mB0.20kg，放在水平的气垫导轨上（导轨上标尺的最小分度为1cm，滑块可看做质点）；请你根据图示数据探究物体间发生相互作用时的不变量。【答案】mAvAmBvBmAvAmBvB，即碰撞前后mv之和保持不变。因此，求出vA0.2m/s, vB0.4m/s mAvAmBvB6102kgmAvAmBvBmAvAmBvB。