人教版 (新课标)选修31 实验：探究碰撞中的不变量一课一练

1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差(　　)

A．导轨安放不水平　　　　　 B．小车上挡光板倾斜

C．两小车质量不相等   D．两小车碰后连在一起

解析：选AB.选项A中，导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；选项B中，挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差，所以答案应为A、B.

2．在利用打点计时器探究碰撞中的不变量实验中，需要的测量工具有(　　)

A．弹簧测力计   B．毫米刻度尺

C．天平   D．螺旋测微器

解析：选BC.毫米刻度尺用于测量纸带点间距离，天平用于测物体质量．

3．若用打点计时器做实验，下列哪些说法是正确的(　　)

A．相互作用的两小车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量

B．相互作用的两小车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘一起

C．先接通打点计时器电源，再释放拖动纸带的小车

D．对于实验最终的结论：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小

解析：选BC.小车的质量可以用天平测量，没有必要一个用钉子而另一个用橡皮泥配重，这样做的目的是使其碰撞后连在一起有共同速度，便于测量碰后的速度，选项B正确；打点计时器的使用原则是先接通电源，C正确．D选项中的v1、v2、v1′和v2′均是速度矢量，故D错误．

4．如图16－1－5所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得某一向右的速度时，启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动．纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图所示．电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为________m/s，甲、乙两车碰撞后的速度大小为________m/s.

图16－1－5

解析：由题图知，碰前速度v1＝m/s＝0.60 m/s

碰后速度v2＝m/s≈0.40 m/s.

答案：0.60　0.40

5．用如图16－1－6所示装置探究碰撞中的不变量，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α.A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推到与竖直方向夹角β处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D.保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点．

图16－1－6

(1)图中s应是B球初始位置到________的水平距离．

(2)为了探究两球碰撞过程中的不变量，应测得__________________等物理量．

(3)用测得的物理量表示碰撞前、后A球、B球的mv：mAvA＝________，mAvA′＝________，mBvB＝________，mBvB′＝________.

解析：(1)题图中s应是B球初始位置到B球平均落点的水平距离．

(2)为了确定A球与B球碰撞前瞬间的速度和碰撞后瞬间的速度，应测出角α、β及线长L的值；为了确定碰撞后瞬间B球的速度 ，应测出H和s；为了求得mv的值，还应测出mA和mB的值．

(3)由机械能守恒可求出A球碰撞前、后瞬间的速度

vA＝、

vA′＝、

由平抛运动规律可求得碰撞后B球的速度

vB′＝s.

所以mAvA＝mA ，

mAvA′＝mA

mBvB′＝mBs.

因碰撞前B球静止，所以mBvB＝0.

答案：(1)B球平均落点　(2)mA、mB、α、β、L、H、s

(3)mA

mA 　0　mBs