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某同学采用如图所示的装置探究碰撞中的不变量把两个小球用等长的细线悬挂于同一点,让...

某同学采用如图所示的装置探究碰撞中的不变量把两个小球用等长的细线悬挂于同一点,让B球静止,拉起A球,由静止释放后使它们相碰,碰后粘在一起实验过程中除了要测量A球被拉起的角度和两球碰撞后摆起的最大角度之外,还需测量________(写出物理量的名称和符号)才能进行验证,用测量的物理量表示碰撞中的不变量的关系式是________.

 

A球的质量和B球的质量 【解析】 [1][2]A球静止释放到两球碰撞前,根据机械能守恒定律有: 两球碰撞后到一起运动到最高点,根据机械能守恒定律,有: 碰撞中的不变量满足: 所以用测得的物理量表示碰撞中的不变量的关系式为: 还需测量的物理量为A球的质量和B球的质量。  
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考点分析:
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用如图甲所示的装置验证动量守恒定律,小车P的前端粘有橡皮泥,后端连接通过打点计时器的纸带,在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力,推一下小车P,使之运动,与静止的小车Q相碰粘在一起,继续运动。

(1)实验获得的一条纸带如图乙所示,根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分,用刻度尺测得各点到起点A的距离。根据碰撞前后小车的运动情况,应选纸带上____________段来计算小车P的碰前速度。

(2)测得小车P(含橡皮泥)的质量为m1,小车Q(含橡皮泥)的质量为m2,如果实验数据满足关系式______________,则可验证小车P、Q碰撞前后动量守恒。

(3)如果在测量小车P的质量时,忘记粘橡皮泥,则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比,将_________(填偏大偏小相等”)。

 

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某同学设计如图 ()所示的装置,通过半径相同的AB两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量,图中PQ是斜槽,QR为水平槽,实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下,落到位于水平地面的记录纸上,留下痕迹.重复上述操作10次,得到10个落点痕迹,再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方,让A球仍从位置G由静止开始滚下,和B球碰撞后,AB球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹,重复这种操作10次.图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点,B球落点痕迹如图 ()所示,其中米尺水平放置,且平行于GRO所在的平面,米尺的零点与O点对齐.

(1)碰撞后B球的水平射程是________cm.

(2)在以下的选项中,本次实验必须进行的测量是________

A.水平槽上未放B球时,A球落点位置到O点的距离

BA球与B球碰撞后,AB两球落点位置到O点的距离

CAB两球的质量    

DG点相对于水平槽面的高度

(3)若本实验中测量出未放B球时A球落点位置到O点的距离为xA,碰撞后AB两球落点位置到O点的距离分别为xAxBAB两球的质量分别为mAmB,已知AB两球半径均为r,则通过式子_________即可验证AB两球碰撞中的不变量。

 

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现利用图甲中所示的装置探究碰撞中的不变量。在图甲中,小车A的前端粘有橡皮泥,后端连着纸带,启动打点计时器,给小车A一初速度,之后A与原来静止在前方的小车B相碰并粘在一起运动。实验测得小车A(含橡皮泥)的质量,小车B的质量,打点计时器所用交流电的频率,碰撞前后打出的纸带如图乙所示(单位:cm

 

1)关于实验过程中的注意事项,下列说法正确的是___

A.长木板下垫着的薄木片是用来平衡摩擦力的

B.小车A和小车B的车轮应该由同种材料制成

C.应选用质量差不多大的两个小车

2)碰前两小车的总动量为___kg·,碰后两小车的总动量为___ kg·(保留三位有效数字)。

 

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探究碰撞中的不变量实验中常会用到气垫导轨,导轨与滑块之间形成空气垫,使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦.现在有滑块A、B和带竖直挡板C、D的气垫导轨,用它们探究碰撞中的不变量,实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计).采用的实验步骤如下:

a.用天平分别测出滑块A、B的质量

b.调整气垫导轨使之水平;

c.在A、B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销锁定,静止放置在气垫导轨上;

d.用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离

e.按下电钮放开卡销,同时开始计时,当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时结束计时,记下A、B分别到达C、D的运动时间

(1)实验中还应测量的物理量及其符号是____________

(2)若取A滑块的运动方向为正方向,则放开卡销前,A、B两滑块质量与速度乘积之和为________;A、B两滑块与弹簧分离后,质量与速度乘积之和为________.若这两个和相等,则表示探究到了碰撞中的不变量”.

(3)实际实验中,弹簧作用前后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等,可能产生误差的原因有_______

A.气垫导轨不完全水平

B.滑块A、B的质量不完全相等

C.滑块与导轨间的摩擦力不真正为零

D.质量、距离、时间等数据的测量有误差

 

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关于探究碰撞中的不变量实验,下列说法不正确的是(    )

A.实验要求碰撞一般为一维碰撞

B.实验中的不变量是系统中物体各自的质量与速度的乘积之和

C.只需找到一种情境的不变量即可,结论对其他情境也同样适用

D.进行有限次实验找到的不变量,具有偶然性,结论还需要实践检验

 

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