内容正文:
第1章 动量及其守恒定律
物 理
选择性必修 第一册
第1章
动量及其守恒定律
第1章 动量及其守恒定律
物 理
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章 末 素 养 培 优
第1章 动量及其守恒定律
物 理
选择性必修 第一册
学科核心素养是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。本章通过研究碰撞中的动量守恒,掌握一维碰撞前、后两物体速度的测量方法,理解动量和冲量两个重要的概念,掌握动量定理,能将动量守恒定律与能量守恒定律结合,解决碰撞、打击、反冲等问题。拓展试题主要是动量定理、动量守恒定律的运用。
第1章 动量及其守恒定律
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为了验证碰撞中的动量守恒,利用气垫导轨设计了如图所示的实验。主要的实验步骤如下:
①如图安装好实验装置,打开充气泵,调节气垫导轨至水平;
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②用天平测出滑块A、B的质量m1、m2;
③用刻度尺测量光电门1、2的间距L,用游标卡尺测出挡光片的宽度d;
④让滑块B停在两光电门间某处,把滑块A从光电门1的左侧沿水平面向右推,用数字毫秒计时器读出滑块A通过光电门1的时间t1,及碰撞后滑块B通过光电门2的时间t2、滑块A再次通过光电门1的时间t3。
(1)上述步骤①中,判断气垫导轨已经调节至水平的方法是
_______________________________________________________________。
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(2)如果满足关系________,可说明碰撞中动量是守恒的(用测得的物理量来表示)。
(3)关于该实验,下列说法中正确的是 ________。
A.滑块A的质量小于滑块B的质量
B.滑块A推出的速度越小,实验误差一定越小
C.气垫导轨调节是否水平对实验结果没有影响
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解析: (1)判断气垫导轨已经调节至水平的方法是接通气源,可以使其中一个滑块在导轨上运动,看滑块经过两光电门的时间是否相等,若滑块自由通过两光电门时间相等,则导轨水平。
(2)由题意可知,滑块A第一次通过光电门1的速度v1= eq \f(d,t1) ,滑块B通过光电门2的速度v2= eq \f(d,t2) ,滑块A再次通过光电门1的速度v3= eq \f(d,t3) ,如果碰撞过程中动量过恒,以水平向右为正方向,由动量守恒定律得m1v1=-m1v3+m2v2,整理得 eq \f(m1,t1) =- eq \f(m1,t3) + eq \f(m2,t2) 。
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(3)由于碰撞后滑块A再次通过光电门1,所以滑块A的质量小于滑块B的质量,故A正确;实验中认为滑块通过光电门的速度是极短时间内的平均速度,滑块A推出的速度越小,滑块通过光电门的时间越长,实验误差就越大,故B错误;气垫导轨没有调节至水平,滑块将做变速直线运动,对实验结果有影响,故C错误。
答案: (1)滑块自由通过两光电门的时间相等
(2) eq \f(m1,t1) =- eq \f(m1,t3) + eq \f(m2,t2) (3)A
第1章 动量及其守恒定律
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[练1] 如图所示,在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和带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和B紧贴在一起,置于导轨上某位置处,在A上放质量为m的砝码,用电动卡销卡住A和B,在A和B的固定挡板间放一弹簧,使弹簧在水平方向上处于压缩状态。
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(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,在A和B分别与挡板C和D碰撞的同时,电子计时器自动停表,记下A运动至C的时间t1,B运动至D的时间t2。
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(3)重复几次实验,确保每次实验A和B在导轨上的初始位置保持不变,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取速度向左为正,卡销放开前A、B两滑块的动量之和为________,卡销放开后A、B两滑块的动量之和为________。(已知弹簧的伸长量相对两滑块到导