2015年高中物理 第十六章 动量守恒定律 实验 探究碰撞中的不变量双基限时练 选修3-5

2026/4/27 23:21:20

A.v1=v1′+v2′ B.m1v1=m1v1′+m2v2′ 121122C.m1v1=m1v1′+m2v2′ 222

其中v1指不放m2时入射小球m1做平抛运动时的初速度,v1′、v2′指放置被碰小球m2

后,m1、m2做平抛运动的初速度.

由实验数据分析计算,判断哪一种猜想正确.

解析 小球做平抛运动的水平位移x=vt;在本题中小球从同一位置即斜槽末端离开斜槽做平抛运动,落点在同一水平面上,故各球做平抛运动的时间相同,各小球离开斜槽末端时的速度可用水平位移来表示,即v1=v1′+v2′等价于OP=OM+ON;m1v1=m1v1′+m2v2′121111122222

等价于m1OP=m1OM+m2ON;m1v1=m1v1′+m2v2′等价于m1(OP)=m1(OM)+m2(ON).

222222

(1)不粘胶布时,OP=0.560 m,OM+ON=0.803 m 粘胶布时,OP=0.560 m,OM+ON=0.757 m 所以猜想A不正确.

(2)不粘胶布时,m1OP=0.0183 kg·m

m1OM+m2ON=0.0182 kg·m

粘胶布时,m1OP=0.0183 kg·m

m1OM+m2ON=0.0182 kg·m

以上两种情况都可以认为m1OP=m1OM+m2ON,所以猜想B正确. 12-32

(3)不粘胶布时,m1(OP)=5.11×10 kg·m

211

m1(OM)2+m2(ON)2=5.06×10-3 kg·m2 2212-32粘胶布时,m1(OP)=5.11×10 kg·m

211

m1(OM)2+m2(ON)2=3.87×10-3 kg·m2 22

可见不粘胶布时,总动能可以认为不变,粘胶布时总动能就明显减少,所以总动能不是碰撞中的守恒量.

答案 B

9.(拓展创新)A、B两滑块在同一水平直气垫导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短),用闪光相机照相,闪光4次得到闪光照片如图所示.已知闪光的时间间隔为Δt,而闪光本身持续时间极短,在4次闪光的瞬间,A、B两滑块均在0~80 cm刻度范围内,且第一次闪光时,A恰好通过x=55 cm处,滑块B恰好通过x=70 cm处,且mA=40 g,mB=60 g.

问:(1)碰撞发生在何处?

5

(2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间?

(3)验证碰撞中mAvA+mBvB与mAvA′+mBvB′是否守恒.

解析 (1)根据题意分析可判定:碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间,碰撞后B静止,故碰撞发生在x=60 cm处.

(2)碰撞后A向左做匀速运动,设其速度为vA′,则vA′Δt=20cm,从碰撞到第二次闪光时A向左运动了10 cm,时间为t′,则有vA′t′=10 cm,设第一次闪光到碰撞的时间为t,有

t+t′=Δt,由以上各式得,t=

Δt. 2

(3)取向右速度为正,碰前A的速度

vA=

10

=cm/s Δt/2Δt1020

=-cm/s Δt/2Δt5

B的速度vB=-

20

碰后A的速度vA′=-cm/s ΔtvB′=0

1020-3-2-3-2

则碰前mAvA+mBvB=40×10××10kg·m/s-60×10××10kg·m/s

ΔtΔt?4×10-12×10? kg·m/s

=??Δt??Δt8×10=- kg·m/s

Δt208×10-2

碰后mAvA′+mBvB′=-40×10××10kg·m/s+0=- kg·m/s

ΔtΔt-3

-3

-3

-3-3

根据上面计算可得,碰撞中mAvA+mBvB和mAvA′+mBvB′守恒. 答案 (1)x=60cm处 Δt(2)t= 2(3)守恒

6


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