高考物理复习第十二章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核实验19探究碰撞中的不变量市赛课公开课一等.pptx

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,mB,),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,