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2019-2020年新課標(biāo)人教版3-5選修三16.1《探究碰撞中的不變量》WORD教案5
1．在“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，為了順利地完成實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量為m1，被碰球質(zhì)量為m2，二者關(guān)系應(yīng)是( )
A．m1>m2
B．m1=m2
C． m1
MB)
(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)為 cm
(2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量?答： (填選項(xiàng)號(hào))．
A．水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
B．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離
C．測(cè)量A球或B球的直徑
D．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量
E．測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度
6．水平光滑桌面上有A、B兩個(gè)小車，質(zhì)量分別是0．6k g和0．2kg．A車的車尾拉著紙帶，A車以某一速度與靜止的B車發(fā)生一維碰撞，碰后兩車連在一起共同向前運(yùn)動(dòng)．碰撞前后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖所示．根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請(qǐng)猜想：把兩小車加在一起計(jì)算，有一個(gè)什么物理量在碰撞前后是相等的?
7．某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)；氣墊導(dǎo)軌裝置如圖(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成。在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通人壓縮空氣，壓縮空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，如圖(b)所示，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差。
(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：
①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；
②向氣墊導(dǎo)軌通人壓縮空氣；
③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器越過彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙帶始終在水平方向；
④滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；
⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；
⑥先 ，然后 ，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；
⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如下圖所示：
⑧測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205g；試完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容。
(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0．02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知，兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為 kgm／s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為 kgm／s(保留三位有效數(shù)字)。
(3)試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是 紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位空有摩擦。
8．A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間極短)。用閃光照相，閃光4次攝得的閃光照片如下圖所示。已知閃光的時(shí)間間隔為Δt，而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊A恰好通過x=55cm處，滑塊B恰好通過x=70cm處，問：
(1)碰撞發(fā)生在何處?
(2)碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長(zhǎng)時(shí)間?
(3)設(shè)兩滑塊的質(zhì)量之比為mA：mB=2：3，試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是否相等?
參考答案：
1.D
2.C
3. [2gl(1-cosα)]1/2 [2gl(1-cosβ)]1/2 [2gl(1-cosα/)]1/2 、 [2gl(1-cosβ/)]1/2
4. [解析] (1)小車A碰前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打在紙帶上的點(diǎn)應(yīng)該是間距均勻的，故計(jì)算小車碰前速度應(yīng)選BC段；CD段上所打的點(diǎn)由稀變密；可見在CD段A、B兩小車相互碰撞．A、B撞后一起做勻速運(yùn)動(dòng)，所打出的點(diǎn)又應(yīng)是間距均勻的．故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后速度．
(2)碰前mAvA十mBVB==0.420kgm/s．
碰后 mAvA/十mBvB’=(mA十mB)v=0．417kgm／s．
其中，vA=BC/Δt=1．05m／s。
vA’=vB’= DE/Δt = 0．695m／s．
通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車的mv之和是相等的．
[答案] (1)BC DE (2)0．420 0．417
[點(diǎn)評(píng)] 此題是根據(jù)1998年上海高考題改編的，原題為驗(yàn)證碰撞過程中動(dòng)量守恒，這里結(jié)合所學(xué)內(nèi)容將說法稍作變動(dòng)．此題的關(guān)鍵是選擇紙帶上的有效段，”理解為桿么要選擇這樣的有效段(勻速運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)應(yīng)均勻)．
5. [解析] (1)將l0個(gè)點(diǎn)圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心作為平均落點(diǎn)，可由刻度尺測(cè)得碰撞后B球的水平射程約為64．7cm．
(2)從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)飛行的時(shí)間t相同，而水平方向?yàn)閯蛩龠\(yùn)動(dòng)，故水平位移s=vt，所以只要測(cè)出小球飛行的水平位移，就可以用水平位移代替平拋初速度，亦即碰撞前后的速度，通過計(jì)算mAOP，與mAOM+mBON是否相等，即可以說明兩個(gè)物體碰撞前后各自的質(zhì)量與其速度的乘積之和是否相等，故必須測(cè)量的是兩球的質(zhì)量和水平射程，即選項(xiàng)A、B、D是必須進(jìn)行的測(cè)量。
[答案] (1)64．7cm(64．2-65．2cm均可)；(2)A、B、D
[點(diǎn)評(píng)] 本題是2000年全國(guó)高考題，該題中利用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，巧妙地提供了一種測(cè)量碰撞前后的速度的方法，既方便又實(shí)用。
6.答案：mv
7. 先 接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 ，然后 放開滑塊1 0.620 0.618
8.答案：（1）60cm（2）Δt/2（3）碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和相等.
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