3 层级1 主题4 “物体碰撞”类实验(Word教师用书)-【创新方案】2025年高考物理二轮复习专题辅导与测试(北京，江苏专版)

主题四　“物体碰撞类实验” 主题精要归纳 1.不同的实验方案对应不同的实验要求 如利用斜槽轨道验证动量守恒定律时,斜槽末端必须水平,入射小球每次必须从同一高度由静止释放,入射小球质量大于被碰小球质量等;利用长木板验证两小车碰撞过程中动量守恒时,必须调整木板倾角,以平衡小车摩擦力,保证小车碰撞前后做匀速直线运动。 2.不同的实验方案对应不同的测量速度方法 如利用斜槽轨道验证小球碰撞过程中动量是否守恒时,用小球做平抛运动的水平位移替代小球做平抛运动的初速度;在气垫导轨上验证两滑块碰撞过程中的动量是否守恒时,用v=计算滑块碰撞前后的速度;利用摆球碰撞验证动量守恒定律时,利用v=来计算小球碰撞前后的速度。 [逐点验收评价] 1.(2024·新课标卷)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上,轨道末段水平,右侧端点在水平木板上的垂直投影为O,木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放,小球a从轨道右端水平飞出后落在木板上;重复多次,测出落点的平均位置P与O点的距离xP。将与小球a半径相等的小球b置于轨道右侧端点,再将小球a从Q处由静止释放,两球碰撞后均落在木板上;重复多次,分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。 完成下列填空: (1)记a、b两球的质量分别为ma、mb,实验中须满足条件ma　　　　mb(填“>”或“<”);  (2)如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式　　　　　　　　　,则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中,用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度,依据是　　　　。  解析:(1)为了保证小球a碰后不反弹,要求 ma>mb。 (2)两球离开斜槽后做平抛运动,由于抛出点的高度相等,它们做平抛运动的时间t相等,碰撞前a球的速度大小v0= 碰撞后a球的速度大小va= 碰撞后b球的速度大小vb= 如果碰撞过程系统动量守恒, 则mav0=mava+mbvb 整理得maxP=maxM+mbxN。 小球离开斜槽末端后做平抛运动,竖直方向下落高度相同,故下落时间相同,水平方向做匀速直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比。 答案:(1)>　(2)maxP=maxM+mbxN　小球离开斜槽末端后做平抛运动,竖直方向下落高度相同,故下落时间相同,水平方向做匀速直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比 [细节提醒] 小球离开斜槽末端后做平抛运动,竖直方向下落高度相同,故下落时间相同;水平方向做匀速直线运动,小球水平飞出时的速度与平抛运动的水平位移成正比,可以用水平位移代替水平飞出时的速度。 2.(2024·山东高考)在第四次“天宫课堂”中,航天员演示了动量守恒实验。受此启发,某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验,气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器,a测量滑块A与它的距离xA,b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下: ①测量两个滑块的质量,分别为200.0 g和400.0 g; ②接通气源,调整气垫导轨水平; ③拨动两滑块,使A、B均向右运动; ④导出传感器记录的数据,绘制xA、xB随时间变化的图像,分别如图乙、图丙所示。 回答以下问题: (1)从图像可知两滑块在t=　　　　 s时发生碰撞;  (2)滑块B碰撞前的速度大小v=　　　　 m/s (保留2位有效数字);  (3)通过分析,得出质量为200.0 g的滑块是　　(填“A”或“B”)。  解析:(1)由x⁃t图像的斜率表示速度可知,两滑块的速度在t=1.0 s时发生突变,即在这个时刻两滑块发生了碰撞。 (2)根据x⁃t图像斜率的绝对值表示速度大小,由题图丙可知碰撞前滑块B的速度大小为v=cm/s=0.20 m/s。 (3)由题图乙知,碰撞前滑块A的速度大小vA=0.50 m/s,碰撞后滑块A的速度大小为vA'≈0.36 m/s,由题图丙可知,碰撞后滑块B的速度大小为vB'=0.5 m/s,滑块A和滑块B碰撞过程动量守恒,则有mAvA+mBv=mAvA'+mBvB' 代入数据解得≈2 所以质量为200.0 g的滑块是B。 答案:(1)1.0　(2)0.20　(3)B [细节提醒] (1)x⁃t图像的斜率发生改变前后,代表滑块A、B碰撞前后的运动状态。 (2)x⁃t图像纵轴的单位是cm,第(2)问结果需进行单位换算。 学科网（北京）股份有限公司 $$