高中物理人教版 (新课标)选修31 实验：探究碰撞中的不变量课堂检测

1．(2009·广东高考) 某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图所示，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小，在水平桌面上相距50.0 cm的A、B两点各安装一个速度传感器，记录小车通过A、B时的速度大小.小车中可以放置砝码.

（1）实验主要步骤如下：

①测量__________和拉力传感器的总质量M1;把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；

②将小车停在C点，____________，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过A、B时的速度.

③在小车中增加砝码，或_____________，重复②的操作.

（2）表1是他们测得的一组数据，其中M是M1与小车中砝码质量之和，|| 是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量ΔE，F是拉力传感器受到的拉力，W是F在A、B间所做的功.表格中ΔE3=________，W3=_________.(结果保留三位有效数字)

（3）根据表1，请在图中的方格纸上作出ΔE-W图线.

表1数据记录表

【解析】（1）略；（2）由各组数据可见规律 ，可得ΔE3=0.600 J；观察F-W数据规律可得数值上W3=F/2=0.610 J;

（3）在方格纸上作出ΔE-W图线如图所示.

【答案】（1）小车由静止释放改变钩码数量

（2）0.600 J  0.610 J

(3)如图所示

某实验小组采用如图所示的装置探究“动能定理”，图中小车中可放置砝码，实验中，小车碰到制动装置时，钩码尚未到达地面，打点计时器工作频率为50 Hz.

（1）实验的部分步骤如下：

①在小车中放入砝码，把纸带穿过打点计时器，连在小车后端，用细线连接小车和钩码；

②将小车停在打点计时器附近，____________，____________，小车拖动纸带，打点计时器在纸带上打下一列点，__________________；

③改变钩码或小车中砝码的数量，更换纸带，重复②的操作

（2）下图是钩码质量为0.03 kg，砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带，在纸带上选择起始点O及A、B、C、D和E五个计数点，可获得各计数点到O的距离x及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表1中的相应位置.

表1纸带的测量结果

 (3)在小车的运动过程中，对于钩码、砝码和小车组成的系统，________做正功，______做负功.

（4）实验小组根据实验数据绘出了如下图中的图线（其中Δ= - ）,根据图线可获得的结论是__________________________________________ .要验证 “动能定理”，还需测量的物理量是摩擦力和__________________________________________.

【解析】（1）实验中应先接通电源，让打点计时器开始打点，再释放小车，在纸带上打出一系列点，最后断开开关，停止打点.

（2）小车做匀加速直线运动，从直尺中读出xC=5.09 cm(最小刻度1 mm，再估读一位)，C点速度等于B、D两点间的平均速度即vC= =0.49 m/s.

（3）在移动过程中钩码受的重力是动力，其重力做正功.小车受的摩擦力做负功.

（4）Δv2-x图象是过原点的倾斜直线，说明Δv2与x成正比关系，即小车初、末速度的平方差与位移x成正比关系，Δv2=kx,由-=(mg-)x知，要验证上式成立还需测出摩擦力和小车质量m.

【答案】（1）②接通电源释放小车断开开关

（2）5.09(5.05~5. 10) 0.49

(3)钩码的重力小车受摩擦阻力

（4）小车初末速度的平方差与位移成正比小车的质量