高考物理總復(fù)習(xí) 第12章 動(dòng)量守恒定律 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核 實(shí)驗(yàn)十九 探究碰撞中的不變量（選考）課件1

實(shí)驗(yàn)十九探究碰撞中的不變量(選考)考綱解讀(1)嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，知道實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量的物理量和所需器材。(2)根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表，收集并正確記錄數(shù)據(jù)。(3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 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，找出碰撞前的動(dòng)量pm 1v1m 2v2及碰撞后的動(dòng)量pm 1v1m 2v2，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒。實(shí)驗(yàn)器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等。方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等。方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥。 方案四：斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫紙、白紙等。 實(shí)驗(yàn)步驟 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示) 1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量。2.安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌。3.實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(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。 方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示)1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m 1、m 2。2.安裝：把兩個(gè)等大小球用等長(zhǎng)懸線懸掛起來(lái)。3.實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下后它們相碰。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。 方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)(如圖所示)1.測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小車的質(zhì)量。2.安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面，在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥。 2.驗(yàn)證的表達(dá)式方案一、二、三：m 1v1m 2v2m 1v1m 2v2。 注 意 事 項(xiàng)1.前提條件碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。2.方案提醒(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜止時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同 一豎直面內(nèi)。 (3)若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用以平衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意：斜槽末端的切線必須水平；入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放；選質(zhì)量較大的小球作為入射小球；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。3.探究結(jié)論尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。 1.在用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要測(cè)量的物理量是()A.滑塊的質(zhì)量 B.擋光的時(shí)間C.擋光片的寬度 D.光電門的高度解析從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)進(jìn)行分析，A、B、C三個(gè)選項(xiàng)都是必須要測(cè)量的物理量。答案D考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)操作 2.(多選)在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)中，下列操作正確的是()A.相互作用在兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了改變兩車的質(zhì)量B.相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了使兩車碰撞后粘在一起C.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車D.先釋放拖動(dòng)紙帶的小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源 解析改變小車的質(zhì)量可以加砝碼，裝上撞針和橡皮泥，這樣做是為了使兩車碰撞后粘在一起，有共同的速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源，再釋放紙帶，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案BC 3.用如圖所示的裝置也可以完成“探究碰撞中的不變量”實(shí)驗(yàn)。(1)若實(shí)驗(yàn)中選取的A、B兩球半徑相同，為了使A、B發(fā)生一維碰撞，應(yīng)使兩球懸線長(zhǎng)度，懸點(diǎn)O 1、O2之間的距離等于。(2)若A、B兩球的半徑不相同，利用本裝置能否完成實(shí)驗(yàn)？如果你認(rèn)為能完成，請(qǐng)說(shuō)明如何調(diào)節(jié)？ 解析(1)為了保證一維碰撞，碰撞點(diǎn)應(yīng)與兩球同在一條水平線上，故兩球懸線長(zhǎng)度相等，O1、O2之間距離等于球的直徑。(2)如果兩球的半徑不相等，也可完成實(shí)驗(yàn)。調(diào)整裝置時(shí)，應(yīng)使O1、O2之間距離等于兩球的半徑之和，兩球靜止時(shí)，球心在同一水平高度上。答案(1)相等球的直徑(2)見(jiàn)解析 考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理及誤差分析1.(多選)在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)中，可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的因素是()A.導(dǎo)軌安放不水平 B.小車上擋光板傾斜C.兩小車質(zhì)量不相等 D.兩小車碰后連在一起解析選項(xiàng)A中，導(dǎo)軌不水平，小車速度將受重力分力的影響，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差；選項(xiàng)B中，擋光板傾斜會(huì)導(dǎo)致?lián)豕獍鍖挾炔坏扔趽豕怆A段小車通過(guò)的位移，使計(jì)算速度出現(xiàn)誤差，而C、D中對(duì)探究不會(huì)造成誤差。 答案AB 2.(2015吉林松原高三檢測(cè))某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。他設(shè)計(jì)的裝置如圖甲所示。在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 H z，長(zhǎng)木板下墊著薄木片以平衡摩擦力。 (1)若已測(cè)得打點(diǎn)紙帶如圖乙所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距(標(biāo)在圖上)，則應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A碰前的速度。應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度(選填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)。(2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量m A0.4 kg，小車B的質(zhì)量為m B0.2 kg。由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前m AvA_kgm/s；碰后(m Am B)v共_kgm/s。由此得出的結(jié)論是_。(本題計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)解析(1)小車碰前做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打出紙帶上的點(diǎn)應(yīng)該是間距均勻的，故計(jì)算小車 碰前的速度應(yīng)選BC段。CD段上所打的點(diǎn)由稀變密，可見(jiàn)在CD段A、B兩小車相互碰撞。A、B碰撞后一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以打出的點(diǎn)又是間距均勻的，故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后的速度。 答案(1)BCDE(2)0.4200.417結(jié)論見(jiàn)解析