2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動(dòng)量守恒 實(shí)驗(yàn)七 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律課件 教科版.ppt

實(shí)驗(yàn)七驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 核心探究 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)解讀實(shí)驗(yàn) 萃取精華 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) 兩小球靜放時(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 誤差分析1 小球每次釋放位置存在差異 2 小球離開(kāi)軌道時(shí)的速度不水平 3 M N P點(diǎn)位置確定存在誤差 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn) 典例1 某同學(xué)用圖 甲 所示裝置通過(guò)半徑相同的A B兩球的碰撞來(lái)驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 圖中PQ是斜槽 QR為水平槽 實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下 落到位于水平地面的記錄紙上 留下痕跡 重復(fù)上述操作10次 得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡 再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方 讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滾下 和B球碰撞后 A B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡 重復(fù)這種操作10次 圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上垂直投影點(diǎn) B球落點(diǎn)痕跡如圖 乙 所示 其中米尺水平放置 且平行于G R O所在的平面 米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊 1 碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為cm 解析 1 小球在平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中由于受到空氣的阻力以及空氣的擾動(dòng)等原因 落點(diǎn)不可能全部在同一點(diǎn) 所以要畫(huà)一個(gè)盡可能小的圓使10個(gè)落點(diǎn)都在圓中 則圓心即為小球B的平均落點(diǎn) 碰撞后B球的水平射程約為64 2cm 答案 1 64 2 2 在以下選項(xiàng)中 哪些不是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量 填選項(xiàng)號(hào) A 水平槽上未放B球時(shí) 測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B A球與B球碰撞后 測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C 測(cè)量A球與B球的直徑D 測(cè)量A球和B球的質(zhì)量 或兩球質(zhì)量之比 E 測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 答案 2 ABD 3 實(shí)驗(yàn)中 對(duì)入射小球在斜槽上釋放點(diǎn)的高低對(duì)實(shí)驗(yàn)影響的說(shuō)法中正確的是 A 釋放點(diǎn)越低 小球受阻力越小 入射小球速度越小 誤差越小B 釋放點(diǎn)越低 兩球碰后水平位移越小 水平位移測(cè)量的相對(duì)誤差越小 兩球速度的測(cè)量越準(zhǔn)確C 釋放點(diǎn)越高 兩球相碰時(shí) 相互作用的內(nèi)力越大 碰撞前后動(dòng)量之差越小 誤差越小D 釋放點(diǎn)越高 入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?軌道對(duì)被碰小球的阻力越小 解析 3 入射小球的釋放點(diǎn)越高 入射小球碰前速度越大 相碰時(shí)內(nèi)力越大 阻力的影響相對(duì)減小 可以較好地滿足動(dòng)量守恒的條件 也有利于減小測(cè)量水平位移時(shí)的相對(duì)誤差 從而使實(shí)驗(yàn)的誤差減小 選項(xiàng)C正確 答案 3 C 誤區(qū)警示利用碰撞實(shí)驗(yàn)器做實(shí)驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng) 題組沖關(guān) 1 1 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 的實(shí)驗(yàn)裝置原來(lái)的教科書(shū)采用圖 甲 的方法 經(jīng)過(guò)編者修改后 現(xiàn)行的教科書(shū)采用圖 乙 的方法 兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的區(qū)別在于 懸掛重垂線的位置不同 圖 甲 中設(shè)計(jì)有一個(gè)支柱 通過(guò)調(diào)整 可使兩球的球心在同一水平線上 上面的小球被碰離開(kāi)后 支柱立即倒下 圖 乙 中沒(méi)有支柱 圖 甲 中的入射小球和被碰小球做平拋運(yùn)動(dòng)的拋出點(diǎn)分別在通過(guò)O O 點(diǎn)的豎直線上 重垂線只確定了O點(diǎn)的位置 比較這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置 下列說(shuō)法正確的是 A 采用圖 甲 的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí) 需要測(cè)出兩小球的直徑B 采用圖 乙 的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí) 需要測(cè)出兩小球的直徑C 為了減小誤差 采用圖 甲 的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí) 應(yīng)使斜槽末端水平部分盡量光滑D 為了減小誤差 采用圖 乙 的實(shí)驗(yàn)裝置時(shí) 應(yīng)使斜槽末端水平部分盡量光滑 2 在 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 請(qǐng)回答下列問(wèn)題 1 實(shí)驗(yàn)記錄如圖 甲 所示 則A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的 B球被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的 兩空均選填 OM OP 或 ON 解析 1 A球碰前做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的OP B球被碰后做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移是圖中的ON 答案 1 OPON 2 小球A下滑過(guò)程中與斜槽軌道間存在摩擦力 這對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 選填 會(huì) 或 不會(huì) 產(chǎn)生誤差 3 實(shí)驗(yàn)裝置如圖 甲 所示 A球?yàn)槿肷湫∏?B球?yàn)楸慌鲂∏?以下所列舉的在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須滿足的條件是 A 入射小球的質(zhì)量mA 可以小于被碰小球的質(zhì)量mBB 實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量斜槽末端到水平地面的高度C 入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放D 斜槽末端的切線必須水平 小球放在斜槽末端處 應(yīng)能靜止 解析 2 小球A下滑過(guò)程中與斜槽軌道間存在摩擦力 對(duì)于每次滾下的小球的影響都是相同的 因此對(duì)小球的末速度無(wú)影響 故對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生誤差 3 實(shí)驗(yàn)中必須滿足的條件是 碰撞小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量 小球每次都必須從同一高度滾下 不需要測(cè)量小球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間或高度 故選項(xiàng)D正確 答案 2 不會(huì) 3 D 4 在 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 的實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)用如圖 乙 所示的裝置進(jìn)行了如下的操作 先調(diào)整斜槽軌道 使末端的切線水平 在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫(xiě)紙 并將該木板豎直立于靠近槽口處 使小球a從斜槽軌道上某固定點(diǎn)處由靜止釋放 撞到木板并在白紙上留下痕跡O 將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x 再使小球a從原固定點(diǎn)由靜止釋放 撞在木板上并在白紙上留下痕跡B 把半徑相同的小球b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端 讓小球a仍從原固定點(diǎn)由靜止釋放 和小球b相碰后 兩球撞在木板上并在白紙上留下痕跡A和C 用天平測(cè)量a b兩小球的質(zhì)量分別為ma mb 用刻度尺測(cè)量白紙O點(diǎn)到A B C三點(diǎn)的距離分別為y1 y2和y3 用本實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的量來(lái)驗(yàn)證兩球碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒 其表達(dá)式為 探究點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn) 高考創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例析 典例2 2014 全國(guó) 卷 35 現(xiàn)利用圖 a 所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 在圖 a 中 氣墊導(dǎo)軌上有A B兩個(gè)滑塊 滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片 左側(cè)與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 圖中未畫(huà)出 的紙帶相連 滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片 上面固定一遮光片 光電計(jì)時(shí)器 未完全畫(huà)出 可以記錄遮光片通過(guò)光電門(mén)的時(shí)間 實(shí)驗(yàn)測(cè)得滑塊A的質(zhì)量m1 0 310kg 滑塊B的質(zhì)量m2 0 108kg 遮光片的寬度d 1 00cm 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率f 50 0Hz 將光電門(mén)固定在滑塊B的右側(cè) 啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 給滑塊A一向右的初速度 使它與B相碰 碰后光電計(jì)時(shí)器顯示的時(shí)間為 tB 3 500ms 碰撞前后打出的紙帶如圖 b 所示 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新 使用氣墊導(dǎo)軌來(lái)減少摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 模擬創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)沖關(guān) 1 某同學(xué)把兩個(gè)質(zhì)量不同的小球用細(xì)線連接 中間夾一個(gè)被壓縮了的輕彈簧 如圖所示 將此系統(tǒng)置于光滑水平桌面上 燒斷細(xì)線 觀察兩小球的運(yùn)動(dòng)情況 進(jìn)行必要的測(cè)量 驗(yàn)證兩小球相互作用的過(guò)程中動(dòng)量守恒 1 該同學(xué)還需具備的器材是 2 需要直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是 解析 1 2 這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思路是通過(guò)測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)的位移來(lái)代替它們作用后的速度 所以需要有刻度尺和天平分別測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移和兩小球的質(zhì)量 答案 1 刻度尺 白紙 復(fù)寫(xiě)紙 圖釘 細(xì)線 鉛錘 木板 天平 2 兩球的質(zhì)量m1 m2 水平射程x1 x2 3 用得到的數(shù)據(jù)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的關(guān)系式是 答案 3 m1x1 m2x2 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新 利用平拋運(yùn)動(dòng)將速度和水平射程聯(lián)系起來(lái) 本題中利用的彈簧作用的兩小球總動(dòng)量為零 滿足平均動(dòng)量守恒的條件 2 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn) 在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥 推動(dòng)小車(chē)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(chē)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)的具體裝置如圖 甲 所示 在小車(chē)A后連著紙帶 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50Hz 長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力 1 若已得到打點(diǎn)紙帶如圖 乙 所示 并將測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上 A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn) 若要計(jì)算小車(chē)A的碰前速度以vA及計(jì)算A和B碰后的共同速度v共 應(yīng)分別選擇紙帶的哪一段 選填 AB BC CD 或 DE 解析 1 推動(dòng)小車(chē)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 故小車(chē)有個(gè)加速過(guò)程 在碰撞前做勻速直線運(yùn)動(dòng) 即在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同 BC段為勻速運(yùn)動(dòng)的階段 故選BC計(jì)算碰前的速度 碰撞過(guò)程是一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 而A和B碰后共同運(yùn)動(dòng)時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 在相同的時(shí)間內(nèi)通過(guò)相同的位移 故應(yīng)選DE段來(lái)計(jì)算碰后共同的速度 答案 1 BCDE 2 若已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量m1 0 40kg 小車(chē)B的質(zhì)量m2 0 20kg 那么碰前兩小車(chē)的總動(dòng)量為 碰后兩小車(chē)的總動(dòng)量為 答案 2 0 420kg m s0 417kg m s 創(chuàng)新 改進(jìn)點(diǎn)分析 1 實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)獲得的改進(jìn) 利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器獲得的紙帶勻速運(yùn)動(dòng)部分進(jìn)行研究 獲得碰撞前后小車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度 2 實(shí)驗(yàn)條件的創(chuàng)設(shè) 本實(shí)驗(yàn)中平衡摩擦力是非常重要的條件 以保證小車(chē)作用前后做勻速運(yùn)動(dòng)