2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件 教科版.ppt

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1、實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,,大一輪復(fù)習(xí)講義,,第六章動(dòng)量動(dòng)量守恒定律,,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過(guò)好雙基關(guān),研透命題點(diǎn),回扣基礎(chǔ)知識(shí) 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點(diǎn),,過(guò)好雙基關(guān),,,,基本實(shí)驗(yàn)要求,,,1.實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前、后物體的速度v、v，算出碰撞前的動(dòng)量pm1v1m2v2及碰撞后的動(dòng)量pm1v1m2v2，看碰撞前后動(dòng)量是否相等. 2.實(shí)驗(yàn)器材 斜槽、小球(兩個(gè))、 、直尺、復(fù)寫(xiě)紙、白紙、圓規(guī)、重垂線. 3.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏?,天平,(2)按照如圖1甲所示安裝實(shí)驗(yàn)裝置.調(diào)整、

2、固定斜槽使斜槽底端水平. (3)白紙?jiān)谙拢瑥?fù)寫(xiě)紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好.記下重垂線所指的位置O. (4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次.用圓規(guī)畫(huà)盡量小的圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面.圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置.,圖1,(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)驗(yàn)10次.用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N.如圖乙所示.,(6)連接ON，測(cè)量線段OP、OM、ON的長(zhǎng)度.將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中.最后代入 ，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立. (7)整理好實(shí)驗(yàn)器材

3、，放回原處. (8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.,,規(guī)律方法總結(jié),,,1.數(shù)據(jù)處理 驗(yàn)證表達(dá)式： 2.注意事項(xiàng) (1)斜槽末端的切線必須 ； (2)入射小球每次都必須從斜槽 高度由 釋放； (3)選質(zhì)量較 的小球作為入射小球； (4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.,水平,同一,靜止,大,,研透命題點(diǎn),,,例1(2018山東省泰安市上學(xué)期期末)如圖2，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系. (1)實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通過(guò)僅測(cè)量____(填選項(xiàng)前的序號(hào))

4、，間接地解決這個(gè)問(wèn)題. A.小球開(kāi)始釋放的高度h B.小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C.小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移,圖2,,,,命題點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn),C,解析驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)中，即研究?jī)蓚€(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的，根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律，若落地高度不變，則運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變，因此可以用水平位移大小來(lái)體現(xiàn)速度大小，故需要測(cè)量水平位移，故A、B錯(cuò)誤，C正確.,(2)用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2.圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放；然后把被碰小球m2靜止于軌道水平部分的右側(cè)末端，再將入射小球m1從斜軌

5、上S位置靜止釋放，與小球m2相撞，并重復(fù)多次，分別找到小球的平均落點(diǎn)M、P、N，并測(cè)量出平均水平位移OM、OP、ON. (3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式 可表示為_(kāi)_____________________用(2)中 測(cè)量的量表示；若碰撞是彈性碰撞，那么 還應(yīng)該滿足的表達(dá)式為_(kāi)________________ _______用(2)中測(cè)量的量表示.,m1OPm1OMm2ON,m1OP2m1OM2,m2ON2,解析根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，落地高度相同，,而動(dòng)量守恒的表達(dá)式是：m1v0m1v1m2v2 若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，則需要驗(yàn)證表達(dá)式m1OPm1OMm2ON即可；,即滿足關(guān)系式：m

6、1OP2m1OM2m2ON2.,變式1(2018陜西省榆林市第三次模擬)“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，回答下列問(wèn)題： (1)實(shí)驗(yàn)裝置中應(yīng)保持斜槽末端__________.,切線水平,圖3,解析要保證每次小球都做平拋運(yùn)動(dòng)，則斜槽末端必須切線水平；,(2)每次小球下滑要從_________處由靜止釋放.,解析每次小球下滑要從同一高度處由靜止釋放，從而保證平拋運(yùn)動(dòng)的初速度相同；,同一高度,(3)入射小球的質(zhì)量mA和被碰小球的質(zhì)量mB的大小關(guān)系是________.,mAmB,解析為防止碰撞過(guò)程入射球反彈，入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量，即：mAmB；,(4)在圖中，小球的水平射程的數(shù)值分別

7、用OP、OM和ON表示.小球半徑均為r.因此只需驗(yàn)證_________ ____________________.,解析小球離開(kāi)軌道后做平拋運(yùn)動(dòng)，由于小球拋出點(diǎn)的高度相等，小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t相等，如果碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，則：mAvAmAvAmBvB，兩邊同時(shí)乘以時(shí)間t得：mAvAtmAvAtmBvBt，即：mAOPmAOMmB(ON2r).,mAOP,mAOMmB(ON2r),1.實(shí)驗(yàn)器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、膠布、撞針、橡皮泥等. 2.實(shí)驗(yàn)方法 (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量. (2)安裝：按圖4安裝并調(diào)好實(shí)驗(yàn)裝置. (3)實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用光電計(jì)時(shí)器測(cè)出兩

8、滑塊在各種情況下碰撞前、后的速度(例如：改變滑塊的質(zhì)量；改變滑塊的初速度大小和方向). (4)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒.,,,,命題點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)方案創(chuàng)新,創(chuàng)新方案1利用氣墊導(dǎo)軌,圖4,例2(2018安徽省安慶市二模)某同學(xué)欲采用課本上介紹的氣墊導(dǎo)軌和光電計(jì)時(shí)器等器材進(jìn)行“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)裝置如圖5所示，下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟： 安裝好氣墊導(dǎo)軌和光電門(mén)，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平 測(cè)得A和B兩滑塊上遮光片的寬度均為d 得到A、B兩滑塊(包含遮光片)的質(zhì)量m1、m2 向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣,圖5,利用氣墊導(dǎo)軌左右的彈射裝置，使滑塊A、B分別向右和向左運(yùn)動(dòng)，測(cè)出滑塊A、B在碰撞前經(jīng)

9、過(guò)光電門(mén)過(guò)程中擋光時(shí)間分別為t1和t2 觀察發(fā)現(xiàn)滑塊A、B碰撞后通過(guò)粘膠粘合在一起，運(yùn)動(dòng)方向與滑塊B碰撞前運(yùn)動(dòng)方向相同，此后滑塊A再次經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)擋光時(shí)間為t,試解答下列問(wèn)題： (1)碰撞前A滑塊的速度大小為_(kāi)____，碰撞前B滑塊的速度大小為_(kāi)____.,(2)為了驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒，需要驗(yàn)證的關(guān)系式是：________________(用題中物理量表示).,(3)有同學(xué)認(rèn)為利用此實(shí)驗(yàn)裝置還能計(jì)算碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能.請(qǐng)用上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程測(cè)出的相關(guān)物理量，表示出A、B系統(tǒng)在碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能E ________________________.,1.實(shí)驗(yàn)器材：小球兩個(gè)(大小相同，質(zhì)量不同)

10、、懸線、天平、量角器等. 2.實(shí)驗(yàn)方法 (1)測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量. (2)安裝：如圖6所示，把兩個(gè)等大的小球用等長(zhǎng)的懸線懸掛起來(lái). (3)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，將另一個(gè)小球拉開(kāi)一定角度釋放，兩小 球相碰. (4)測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小 球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度. (5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn). (6)驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒.,圖6,創(chuàng)新方案2利用等長(zhǎng)的懸線懸掛等大的小球,例3如圖7所示是用來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)驗(yàn)裝置，彈性球1用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，O點(diǎn)下方桌子的邊緣有一豎直立柱.實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)懸點(diǎn)，使彈性球1靜止

11、時(shí)恰與立柱上的球2右端接觸且兩球等高.將球1拉到A點(diǎn)，并使之靜止，同時(shí)把球2放在立柱上.釋放球1，當(dāng)它擺到懸點(diǎn)正下方時(shí)與球2發(fā)生對(duì)心碰撞，碰后球1向左最遠(yuǎn)可擺到B點(diǎn)，球2落到水平地面上的C點(diǎn).測(cè)出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗(yàn)證1、2兩球,圖7,碰撞時(shí)動(dòng)量守恒.現(xiàn)已測(cè)出A點(diǎn)離水平桌面的距離為a、B點(diǎn)離水平桌面的距離為b、C點(diǎn)與桌子邊沿間的水平距離為c.此外： (1)還需要測(cè)量的量是________________________、________和_______________________.,彈性球1、2的質(zhì)量m1、m2,立柱高h(yuǎn),桌面離水平地面的高度H,解析要驗(yàn)證動(dòng)量守恒必須知道兩球碰撞前后的動(dòng)量變化，

12、根據(jù)彈性球1碰撞前后的高度a和b，由機(jī)械能守恒可以求出碰撞前后的速度，故只要再測(cè)量彈性球1的質(zhì)量m1，就能求出彈性球1的動(dòng)量變化；根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律只要測(cè)出立柱高h(yuǎn)和桌面離水平地面的高度H就可以求出彈性球2碰撞前后的速度變化，故只要測(cè)量彈性球2的質(zhì)量m2和立柱高h(yuǎn)、桌面離水平地面的高度H就能求出彈性球2的動(dòng)量變化.,(2)根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)中動(dòng)量守恒的表達(dá)式為_(kāi)______________________ __________.(忽略小球的大小),例4(2018山東省日照市二模)為了“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”.圖8甲所示的氣墊導(dǎo)軌上放著兩個(gè)滑塊，滑塊A的質(zhì)量為500 g，滑塊B的質(zhì)量為200 g

13、.每個(gè)滑塊的一端分別與穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率均為50 Hz.調(diào)節(jié)設(shè)備使氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩個(gè)滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，碰撞后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng).圖乙為紙帶上選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出.,圖8,創(chuàng)新方案3利用水平氣墊導(dǎo)軌上兩滑塊碰撞,(1)判斷氣墊導(dǎo)軌是否處于水平，下列措施可行的是_____(填字母代號(hào)). A.將某個(gè)滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看滑塊是否靜止 B.讓兩個(gè)滑塊相向運(yùn)動(dòng)，看是否在軌道的中點(diǎn)位置碰撞 C.給某個(gè)滑塊一個(gè)初速度，看滑塊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng) D.測(cè)量氣墊導(dǎo)軌的兩個(gè)支架是否一樣高,AC,解析判斷氣墊導(dǎo)軌是否

14、處于水平的措施是：將某個(gè)滑塊輕放在氣墊導(dǎo)軌上，看滑塊是否靜止；或者給某個(gè)滑塊一個(gè)初速度，看滑塊是否做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤.,(2)根據(jù)圖乙提供的紙帶，計(jì)算碰撞前兩滑塊的總動(dòng)量大小p1_____ kgm/s；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為p2________ kgm/s.多次實(shí)驗(yàn)，若碰撞前后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),0.28,0.28,解析根據(jù)紙帶可求解A、B兩滑塊碰前的速度分別為：,碰前總動(dòng)量：p1mAvAmBvB0.50.80 kgm/s0.20.60 kgm/s0.28 kgm/s 碰后總動(dòng)量：p2(mAmB)v共0.70.40 kgm/s0.28 kgm/s 因p1p2，故動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證.,