资源描述
,试验,19,探究碰撞中不变量,(,加试,),1/33,考纲解读,(1),尝试设计试验方案，知道试验需要测量物理量和所需器材。,(2),依据不一样试验方案设计试验统计表，搜集并正确统计数据。,(3),分析试验数据，得出试验结论。,2/33,在一维碰撞中，测出物体质量,m,和碰撞前后物体速度,v,、,v,，找出碰撞前动量,p,m,1,v,1,m,2,v,2,及碰撞后动量,p,m,1,v,1,m,2,v,2,，看碰撞前后动量是否守恒。,试验原理,3/33,方案一：,气垫导轨、光电计时器、天平、滑块,(,两个,),、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。,方案二：,带细线摆球,(,两套,),、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。,方案三：,光滑长木板、打点计时器、纸带、小车,(,两个,),、天平、撞针、橡皮泥。,方案四：,斜槽、小球,(,两个,),、天平、复写纸、白纸等。,试验,器材,4/33,方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞试验,(,如图所表示,),试验步骤,1.,测质量：,用天平测出滑块质量。,2.,安装：,正确安装好气垫导轨。,3.,试验：,接通电源，利用配套光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后速度,(,改变滑块质量。,改变滑块初速度大小和方向,),。,4.,验证：,一维碰撞中动量守恒。,5/33,方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞试验,(,如图所表示,),1.,测质量：,用天平测出两小球质量,m,1,、,m,2,。,2.,安装：,把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。,3,.,试验：,一个小球静止，拉起另一个小球，放下,后它们相碰。,4,.,测速度：,能够测量小球被拉起角度，从而算出碰撞前对应小球速度，测量碰撞后小球摆起角度，算出碰撞后对应小球速度。,5,.,改变条件：,改变碰撞条件，重复试验。,6,.,验证：,一维碰撞中动量守恒。,6/33,方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞试验,(,如图所表示,),7/33,8/33,数据处理,9/33,2,.,验证表示式,方案一、二、三：,m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,。,10/33,注意事项,1.,前提条件,碰撞两物体应确保,“,水平,”,和,“,正碰,”,。,2.,方案提醒,(1),若利用气垫导轨进行试验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。,(2),若利用摆球进行试验，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。,(3),若利用长木板进行试验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。,11/33,(4),若利用斜槽小球碰撞应注意：,斜槽末端切线必须水平；,入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；,选质量较大小球作为入射小球；,试验过程中试验桌、斜槽、统计白纸位置要一直保持不变。,3.,探究结论,寻找不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。,12/33,1.(,多项选择,),在利用打点计时器探究碰撞中不变量试验中，以下操作正确是,(,),考点一试验原理及试验操作,A.,相互作用两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车质量,B.,相互作用两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了使两车碰撞后粘在一起,C.,先接通打点计时器电源，再释放拖动纸带小车,D.,先释放拖动纸带小车，再接通打点计时器电源,13/33,解析,改变小车质量能够加砝码,，,装上撞针和橡皮泥,，,这么做是为了使两车碰撞后粘在一起,，,有共同速度,，,选项,A,错误,，,B,正确；打点计时器使用标准是先接通电源,，,再释放纸带,，,选项,C,正确,，,D,错误。,答案,BC,14/33,2.,在做,“,验证动量守恒定律,”,试验时，入射球,a,质量为,m,1,，被碰球,b,质量为,m,2,，小球半径为,r,，各球落地点如图所表示，以下关于这个试验说法正确是,(,),A.,入射球与被碰球最好采取大小相同、质量相等小球,B.,让入射球与被碰球连续,10,次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上不一样位置滚下,C.,要验证表示式是,m,1,ON,m,1,OM,m,2,OP,D.,要验证表示式是,m,1,OP,m,1,OM,m,2,ON,15/33,解析,在此装置中,，,应使入射球质量大于被碰球质量,，,预防入射球反弹或静止,，,故,A,错误；入射球每次必须从斜槽同一位置由静止滚下,，,确保每次碰撞都含有相同初动量,，,故,B,错误；两球做平抛运动时都含有相同起点,，,故应验证关系式为：,m,1,OP,m,1,OM,m,2,ON,，,D,正确,，,C,错误。,答案,D,16/33,3.,(,湖州模拟,),某同学用如图所表示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球,1,悬挂于,O,点，使小球,1,球心到悬点,O,距离为,L,，被碰小球,2,放在光滑水平台面上。将小球,1,从右方,A,点,(,OA,与竖直方向夹角为,),由静止释放，摆到最低点时恰与小球,2,发生正碰，碰撞后，小球,1,继续向左运动到,C,位置，小球,2,落到水平地面上到台面边缘水平距离为,s,D,点。,17/33,(1),试验中已经测得上述物理量中,、,L,、,s,，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量物理量有,_,。,(2),请用测得物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球,1,、小球,2,动量,p,1,_,；,p,1,_,；,p,2,_,；,p,2,_,。,18/33,解析,依据机械能守恒定律计算碰前和碰后小球,1,速度,，,依据平抛运动规律计算碰后小球,2,速度,，,最终依据,p,m,v,计算各个动量值。,19/33,4.,用如图所表示装置也能够完成,“,探究碰撞中不变量,”,试验。,(1),若试验中选取,A,、,B,两球半径相同，为了使,A,、,B,发生一维碰撞，应使两球悬线长度,_,，悬点,O,1,、,O,2,之间距离等于,_,。,(2),若,A,、,B,两球半径不相同，利用本装置能否完成试验？假如你认为能完成，请说明怎样调整？,20/33,解析,(1),为了确保一维碰撞,，,碰撞点应与两球同在一条水平线上,，,故两球悬线长度相等,，,O,1,、,O,2,之间距离等于球直径。,(2),假如两球半径不相等,，,也可完成试验。调整装置时,，,应使,O,1,、,O,2,之间距离等于两球半径之和,，,两球静止时,，,球心在同一水平高度上。,答案,(1),相等球直径,(2),看法析,21/33,1.(,多项选择,),在利用气垫导轨探究碰撞中不变量试验中，可造成试验误差原因是,(,),考点二数据处理及误差分析,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,选项,A,中,，,导轨不水平,，,小车速度将受重力分力影响,，,从而造成试验误差；选项,B,中,，,挡光板倾斜会造成挡光板宽度不等于挡光阶段小车经过位移,，,使计算速度出现误差,，,而,C,、,D,中对探究不会造成误差。,答案,AB,22/33,2.,某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律试验：在小车,A,前端粘有橡皮泥，推进小车,A,使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方小车,B,相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计装置如图甲所表示。在小车,A,后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为,50 Hz,，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。,23/33,(1),若已测得打点纸带如图乙所表示，并测得各计数点间距,(,标在图上,),，则应选,_,段来计算,A,碰前速度。应选,_,段来计算,A,和,B,碰后共同速度,(,选填,“,AB,”,或,“,BC,”,或,“,CD,”,或,“,DE,”),。,(2),已测得小车,A,质量,m,A,0.4 kg,，小车,B,质量为,m,B,0.2 kg,。由以上测量结果可得：碰前,m,A,v,A,_kg,m/s,；碰后,(,m,A,m,B,),v,共,_kg,m/s,。由此得出结论是,_,_,。,(,本题计算结果均保留三位有效数字,),24/33,25/33,答案,(1),BC,DE,(2)0.420,0.417,结论看法析,26/33,3.,(,金华模拟,),在一次试验中，某同学选取了两个外形相同硬质小球,A,和,B,，小球,A,质量较大，小球,B,质量较小。该同学试验发觉：若在水平面上用,A,球去撞击原来静止,B,球，碰后,A,和,B,都向前运动；若用,B,球去撞击原来静止,A,球，碰后,A,球向前运动，,B,球向后运动。为了探究碰撞中不变量，该同学计划用如图所表示圆弧槽进行试验。试验时，分别将小球,M,、,N,放在竖直平面内半圆形玻璃轨道内侧,(,轨道半径远大于小球半径,),。现让小球,M,从与圆心,O,等高处由静止释放，在底部与静止小球,N,发生正碰。,27/33,(1),试验中，若试验室里有以下所述四个小球：,半径为,r,玻璃球；,半径为,2,r,玻璃球；,半径为,1.5,r,钢球；,半径为,2,r,钢球。,为了便于测量，该同学,M,球应选取,_,，,N,球应选取,_,。,(,填编号,),(2),试验中不用测量物理量为,_,。,小球,M,质量,m,1,和小球,N,质量,m,2,；,圆弧轨道半径,R,；,小球,M,碰后上升最高处与,O,点连线偏离竖直方向夹角,1,；,小球,N,碰后上升最高处与,O,点连线偏离竖直方向夹角,2,。,(3),用上述测得物理量表示碰撞中不变量等式为：,_,。,28/33,29/33,4.,某同学用图甲所表示装置经过半径相同,A,、,B,两球碰撞来验证,m,v,矢量和在碰撞中是守恒。图中,PQ,是斜槽，,QR,为水平槽。试验时先使,A,球从斜槽上某一固定位置,G,由静止开始滚下，落到位于水平地面统计纸上，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地方，让,A,球仍从位置,G,由静止开始滚下，和,B,球碰撞后，,A,、,B,球分别在统计纸上留下各自落点痕迹。重复这种操作,10,次。图甲中,O,点是水平槽末端,R,在统计纸上垂直投影点，,B,球落点痕迹如图乙所表示，其中米尺水平放置，且放置方向平行于,G,、,R,、,O,所在平面，米尺零点与,O,点对齐。,30/33,(1),碰撞后,B,球水平射程应取为,_cm,；,(2),在以下选项中，哪些是此次试验必须进行测量,_(,填选项号,),。,A.,水平槽上未放,B,球时，测量,A,球落点位置到,O,点距离,B.,A,球与,B,球碰撞后，测量,A,、,B,球落点位置到,O,点距离,C.,测量,A,球和,B,球质量,(,或两球质量之比,),D.,测量,G,点相对水平槽面高度,31/33,(3),试验中，关于入射小球在斜槽上释放点高低对试验影响说法中正确是,(,),A.,释放点越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小,B.,释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量相对误差越小，两球速度测量越准确,C.,释放点越高，两球相碰时，相互作用内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小,D.,释放点越高，入射小球对被碰小球作用力越大，轨道对被碰小球阻力越小,32/33,解析,(1),用圆规画最小圆把,10,个落点圈在里面,，,圆心位置就是小球落点平均位置。,(2)A,、,B,选项测量了两球平抛运动水平射程,，,有了水平射程才能表示两球在碰撞前后速率,，,而质量是必须测量,，,所以必须测量是,A,、,B,、,C,。,(3),入射小球释放点越高,，,入射小球碰前速度越大,，,相碰时内力越大,，,阻力影响越小,，,能够很好地满足动量守恒条件,，,有利于减小误差,，,故,C,正确。,答案,(1)64.7(64.2,65.2),(2)ABC,(3)C,33/33,
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