微型专题 实验：探究物体碰撞时动量变化的规律（第01章 ）-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（沪科版选修3-5）

微型专题　实验：探究物体碰撞时动量变化的规律 1. (多选)用如图1所示的装置探究物体碰撞时动量变化的规律，必须注意的事项是(　　) 图1 A．A到达最低点时，两球的球心连线可以不水平 B．实验时，拉起A球，应由静止释放，以便较准确地计算小球碰撞前的速度 C．多次测量减小误差时，A球必须从同一高度由静止摆下 D．A、B两小球碰撞后可以粘合在一起共同运动 答案　BCD 解析　要保证一维对心碰撞，必须保证碰撞时球心在同一高度，A项错误；为了较准确地利用机械能守恒定律计算小球碰撞前的速度，小球释放时速度必须为零，B项正确；实验要求多次测量求平均值，必须保证过程的重复性，A球必须从同一高度由静止摆下，C项正确；两球正碰后，有多种运动情况，所以D正确． 2．(多选)对于实验最终的结论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m1v12＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2都一定成立 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组成的系统的总动量 答案　AD 解析　这个实验是在一维碰撞情况下设计的实验；系统的总动量在碰撞前后保持不变是实验的结论，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． 3．在利用斜槽轨道探究物体碰撞时动量变化的规律的实验中，一般采用如图2甲、乙所示的两种装置： 图2 (1)实验必须要求的条件是________． A．斜槽轨道必须是光滑的 B．斜槽轨道末端的切线是水平的 C．入射球每次都要从同一高度由静止滚下 D．碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行 (2)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则________． A．m1>m2，r1>r2 B．m1>m2，r1<r2 C．m1>m2，r1＝r2 D．m1<m2，r1＝r2 (3)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是________． A．直尺 B．游标卡尺 C．天平 D．弹簧测力计 E．秒表 (4)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为未与被碰小球碰撞时入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为________________________________________________________________________． (用装置图中的字母表示) 答案　(1)BCD　(2)C　(3)AC　(4)m1OP＝m1OM＋m2O′N 解析　(1)做本实验时，应注意每次实验时入射小球与被碰小球碰前速度相同，且方向水平，故B、C、D三项正确．至于斜槽是否光滑无需考虑，A项错误． (2)为防止反弹造成入射球返回斜槽，要求入射球质量大于被碰球质量，即m1>m2，为使入射球与被碰球发生对心碰撞，要求两小球半径相同，故选项C正确． (3)设入射小球碰前的速度为v1，入射小球、被碰小球相碰后的速度分别为v1′、v2′.由于两球都从同一高度做平抛运动，当以运动时间为一个计时单位时，可以用它们平抛的水平位移表示碰撞前后的速度．因此，验证的动量守恒关系m1v1＝m1v1′＋m2v2′可表示为m1s1＝m1s1′＋m2s2′.所以需要直尺、天平，而无需弹簧测力计、秒表．由于题中两个小球都可认为是从槽口开始做平抛运动的，两球的半径不必测量，故无需游标卡尺． (4)得出验证动量守恒定律的结论应为m1OP＝m1OM＋m2O′N. 4．气垫导轨工作时，可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响，现借助其探究物体碰撞时动量变化的规律，在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B(图中未标出)两滑块，左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器电源的频率为f.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动．如图3所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带，在纸带上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带，用刻度尺分别测出其长度为s1、s2和s3. 图3 (1)判断气垫导轨是否处于水平，下列措施可行的是________(填字母代号)． A．将某个滑块轻放在气垫导轨上，看滑块是否静止 B．让两个滑块相向运动，看是否在轨道的中点位置碰撞[来源:Z,xx,k.Com] C．给某个滑块一个初速度，看滑块是否做匀速直线运动 D．测量气垫导轨的两个支架是否一样高 (2)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度，则滑块________(选填“A”或“B”)是与纸带甲的________(选填“左”或“右”)端相连．[来源:学科网ZXXK] (3