3实验十三　随堂检测巩固落实

[学生用书P236] 1．为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞碰撞过程中没有机械能损失，某同学选取了两个体积相同、质量不等的小球，按下述步骤做试验 ①用天平测出两个小球的质量分别为m1和m2，且m1m2． ②依据如图所示安装好试验装置．将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端点的切线水平．将一斜面BC连接在斜槽末端． ③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止起先滚下，登记小球在斜面上的落点位置． ④将小球m2放在斜槽末端点B处，让小球m1从斜槽顶端A处滚下，使它们发生碰撞，登记小球m1和小球m2在斜面上的落点位置． ⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离．图中D、E、F点是该同学登记的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF． 依据该同学的试验，回答下列问题 1小球m1与m2发生碰撞后，m1的落点是图中的____点，m2的落点是图中的________点． 2用测得的物理量来表示，只要满意关系式________________________，则说明碰撞中动量是守恒的． 3用测得的物理量来表示，只要再满意关系式________________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞． 解析1小球的落点位置跟平抛运动的初速度大小有关，碰后，小球m1的速度较小，m2的速度较大，所以m1的落点是图中的D点，m2的落点是图中的F点． 2设碰前小球m1的速度为v0，碰撞后m1的速度为v1，m2的速度为v2，依据动量守恒定律，它们应当满意关系式m1v0＝m1v1＋m2v2．设斜面倾角为θ，依据平抛运动的规律有tan θ＝＝＝，所以v＝∝t，而t＝∝∝，所以v∝．本题中，要验证m1v0＝m1v1＋m2v2成立，只须要验证m1＝m1＋m2成立． 3要验证两个小球的碰撞是弹性碰撞，即要再验证m1v＝m1v＋m2v成立，而平抛运动时的初速度v∝，所以v2∝L，故须要再满意关系式m1LE＝m1LD＋m2LF． 答案1D F 2m1＝m1＋m2 3m1LE＝m1LD＋m2LF 2．利用气垫导轨通过闪光照相进行“探究碰撞中的不变量”这一试验． 1试验要求探讨两滑块碰撞时动能损失很小和很大等各种状况，若要求碰撞时动能损失最大应选图中的________填“甲”或“乙”，若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的________填“甲”或“乙”．甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥 2某次试验时碰撞前B滑块静止，A滑块匀速向B滑块运动并发生碰撞，利用闪光照相的方法连续4次拍摄得到的闪光照片如图所示．已知相邻两次闪光的时间间隔为T，在这4次闪光的过程中，A、B两滑块均在0～80 cm范围内，且第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处．若A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽视不计，则可知碰撞发生在第1次闪光后的________时刻，A、B两滑块质量比mA∶mB＝________． 解析1若要求碰撞时动能损失最大，则需两滑块碰撞后结合在一起，故应选图中的乙；若要求碰撞时动能损失最小，则应使两滑块发生弹性碰撞，即选图中的甲． 2由图可知，第1次闪光时，滑块A恰好位于x＝10 cm处，其次次A在x＝30 cm处，第三次A在x＝50 cm处，碰撞在x＝60 cm处．从第三次闪光到碰撞的时间为，则可知碰撞发生在第1次闪光后的2．5T时刻．设碰前A的速度为v，则碰后A的速度为，B的速度为v，依据动量守恒定律可得mAv＝－mA＋mBv，解得＝． 答案1乙 甲 22．5T 2∶3 3．某试验小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球小球与弹簧不连接，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中管径略大于两球直径，金属管水平固定在离地面肯定高度处，如图所示．解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同始终线向相反方向弹射．现要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，并探究弹射过程所遵循的规律，试验小组配有足够的基本测量工具，并按下述步骤进行试验 ①用天平测出两球质量分别为m1、m2； ②用刻度尺测出两管口离地面的高度均为h； ③解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在水平地面上的落点M、N． 依据该小组同学的试验，回答下列问题 1要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还须要测量的物理量有________． A．弹簧的压缩量Δx B．两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2 C．小球直径 D．两球从弹出到落地的时间t1、t2 2依据测量结果，可得弹性势能的表达式为_________________________________ ________________________________________________________________________． 3用测得的物理量来表示，假如满意关系式____________________________，则说明弹射过程中系统动量守恒． 解析1弹簧弹出两球过程中，系统机械能守恒，要测定压缩弹簧的弹性势能，可转换为测定两球被弹出时的动能，试验中明显可以利用平抛运动测定平抛初速度以计算初动能，因此在测出平抛运动下落高度的状况下，只需测定两球落地点M、N到对应管口P、Q的水平距离x1、x2，所以选B． 2平抛运动的时间t＝，初速度v0＝，因此初动能Ek＝mv＝，由机械能守恒定律可知，压缩弹簧的弹性势能等于两球平抛运动的初动能之和，即Ep＝＋． 3若弹射过程中系统动量守恒，则m1v01＝m2v02，代入时间得m1x1＝m2x2． 答案1B 2Ep＝＋ 3m1x1＝m2x2 4．如图是用来验证动量守恒的试验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点下方桌子的边缘有一竖直立柱．试验时，调整悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2右端接触且两球等高．将球1拉到A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上．释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最远可摆到B点，球2落到水平地面上的C点．测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒．现已测出A点离水平桌面的距离为a、B点离水平桌面的距离为b，C点与桌子边沿间的水平距离为c．此外 1还须要测量的量是_____________、_____________和_______________． 2依据测量的数据，该试验中动量守恒的表达式为________________________．忽视小球的大小 解析1要验证动量守恒必需知道两球碰撞前后的动量改变，依据弹性球1碰撞前后的高度a和b，由机械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再测量弹性球1的质量m1，就能求出弹性球1的动量改变；依据平抛运动的规律只要测出立柱高h和桌面离水平地面的高度H就可以求出弹性球2碰撞前后的速度改变，故只要测量弹性球2的质量和立柱高h、桌面离水平地面的高度H就能求出弹性球2的动量