2019年高考物理總復習 第六章 碰撞與動量守恒 實驗七 驗證動量守恒定律課件 教科版.ppt

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實驗七驗證動量守恒定律 實驗基礎(chǔ) 核心探究 實驗基礎(chǔ)解讀實驗 萃取精華 注意事項1 前提條件 碰撞的兩物體應保證 水平 和 正碰 2 方案提醒 1 若利用氣墊導軌進行實驗 調(diào)整氣墊導軌時 注意利用水平儀確保導軌水平 2 若利用擺球進行實驗 兩小球靜放時球心應在同一水平線上 且剛好接觸 擺線豎直 將小球拉起后 兩條擺線應在同一豎直面內(nèi) 3 若利用長木板進行實驗 可在長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 實驗過程中實驗桌 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 小球離開軌道時的速度不水平 3 M N P點位置確定存在誤差 核心探究通法悟道 拓寬思路 探究點一基礎(chǔ)性實驗 典例1 某同學用圖 甲 所示裝置通過半徑相同的A B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律 圖中PQ是斜槽 QR為水平槽 實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下 落到位于水平地面的記錄紙上 留下痕跡 重復上述操作10次 得到10個落點痕跡 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痕跡 重復這種操作10次 圖中O點是水平槽末端R在記錄紙上垂直投影點 B球落點痕跡如圖 乙 所示 其中米尺水平放置 且平行于G R O所在的平面 米尺的零點與O點對齊 1 碰撞后B球的水平射程應取為cm 解析 1 小球在平拋運動的過程中由于受到空氣的阻力以及空氣的擾動等原因 落點不可能全部在同一點 所以要畫一個盡可能小的圓使10個落點都在圓中 則圓心即為小球B的平均落點 碰撞后B球的水平射程約為64 2cm 答案 1 64 2 2 在以下選項中 哪些不是本次實驗必須進行的測量 填選項號 A 水平槽上未放B球時 測量A球落點位置到O點的距離B A球與B球碰撞后 測量A球落點位置到O點的距離C 測量A球與B球的直徑D 測量A球和B球的質(zhì)量 或兩球質(zhì)量之比 E 測量G點相對于水平槽面的高度 答案 2 ABD 3 實驗中 對入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是 A 釋放點越低 小球受阻力越小 入射小球速度越小 誤差越小B 釋放點越低 兩球碰后水平位移越小 水平位移測量的相對誤差越小 兩球速度的測量越準確C 釋放點越高 兩球相碰時 相互作用的內(nèi)力越大 碰撞前后動量之差越小 誤差越小D 釋放點越高 入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱?軌道對被碰小球的阻力越小 解析 3 入射小球的釋放點越高 入射小球碰前速度越大 相碰時內(nèi)力越大 阻力的影響相對減小 可以較好地滿足動量守恒的條件 也有利于減小測量水平位移時的相對誤差 從而使實驗的誤差減小 選項C正確 答案 3 C 誤區(qū)警示利用碰撞實驗器做實驗時的注意事項 題組沖關(guān) 1 1 驗證動量守恒定律 的實驗裝置原來的教科書采用圖 甲 的方法 經(jīng)過編者修改后 現(xiàn)行的教科書采用圖 乙 的方法 兩個實驗裝置的區(qū)別在于 懸掛重垂線的位置不同 圖 甲 中設計有一個支柱 通過調(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后 支柱立即倒下 圖 乙 中沒有支柱 圖 甲 中的入射小球和被碰小球做平拋運動的拋出點分別在通過O O 點的豎直線上 重垂線只確定了O點的位置 比較這兩個實驗裝置 下列說法正確的是 A 采用圖 甲 的實驗裝置時 需要測出兩小球的直徑B 采用圖 乙 的實驗裝置時 需要測出兩小球的直徑C 為了減小誤差 采用圖 甲 的實驗裝置時 應使斜槽末端水平部分盡量光滑D 為了減小誤差 采用圖 乙 的實驗裝置時 應使斜槽末端水平部分盡量光滑 2 在 驗證動量守恒定律 的實驗中 請回答下列問題 1 實驗記錄如圖 甲 所示 則A球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的 B球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的 兩空均選填 OM OP 或 ON 解析 1 A球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的OP B球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的ON 答案 1 OPON 2 小球A下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力 這對實驗結(jié)果 選填 會 或 不會 產(chǎn)生誤差 3 實驗裝置如圖 甲 所示 A球為入射小球 B球為被碰小球 以下所列舉的在實驗過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 實驗時需要測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 應能靜止 解析 2 小球A下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力 對于每次滾下的小球的影響都是相同的 因此對小球的末速度無影響 故對實驗結(jié)果不會產(chǎn)生誤差 3 實驗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 不需要測量小球做平拋運動的時間或高度 故選項D正確 答案 2 不會 3 D 4 在 驗證動量守恒定律 的實驗中 某同學用如圖 乙 所示的裝置進行了如下的操作 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寫紙 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?shù)木嚯x 再使小球a從原固定點由靜止釋放 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 用天平測量a b兩小球的質(zhì)量分別為ma mb 用刻度尺測量白紙O點到A B C三點的距離分別為y1 y2和y3 用本實驗中所測得的量來驗證兩球碰撞過程動量守恒 其表達式為 探究點二創(chuàng)新性實驗 高考創(chuàng)新實驗例析 典例2 2014 全國 卷 35 現(xiàn)利用圖 a 所示的裝置驗證動量守恒定律 在圖 a 中 氣墊導軌上有A B兩個滑塊 滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片 左側(cè)與打點計時器 圖中未畫出 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 光電計時器 未完全畫出 可以記錄遮光片通過光電門的時間 實驗測得滑塊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 打點計時器所用交流電的頻率f 50 0Hz 將光電門固定在滑塊B的右側(cè) 啟動打點計時器 給滑塊A一向右的初速度 使它與B相碰 碰后光電計時器顯示的時間為 tB 3 500ms 碰撞前后打出的紙帶如圖 b 所示 創(chuàng)新 改進點分析 實驗器材的創(chuàng)新 使用氣墊導軌來減少摩擦力對實驗的影響 模擬創(chuàng)新實驗沖關(guān) 1 某同學把兩個質(zhì)量不同的小球用細線連接 中間夾一個被壓縮了的輕彈簧 如圖所示 將此系統(tǒng)置于光滑水平桌面上 燒斷細線 觀察兩小球的運動情況 進行必要的測量 驗證兩小球相互作用的過程中動量守恒 1 該同學還需具備的器材是 2 需要直接測量的數(shù)據(jù)是 解析 1 2 這個實驗的思路是通過測平拋運動的位移來代替它們作用后的速度 所以需要有刻度尺和天平分別測平拋運動的水平位移和兩小球的質(zhì)量 答案 1 刻度尺 白紙 復寫紙 圖釘 細線 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)驗證動量守恒的關(guān)系式是 答案 3 m1x1 m2x2 創(chuàng)新 改進點分析 實驗方案的創(chuàng)新 利用平拋運動將速度和水平射程聯(lián)系起來 本題中利用的彈簧作用的兩小球總動量為零 滿足平均動量守恒的條件 2 某同學設計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗 在小車A的前端粘有橡皮泥 推動小車A使之做勻速直線運動 然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體 繼續(xù)做勻速直線運動 他設計的具體裝置如圖 甲 所示 在小車A后連著紙帶 電磁打點計時器的電源頻率為50Hz 長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力 1 若已得到打點紙帶如圖 乙 所示 并將測得各計數(shù)點間距標在圖上 A為運動起始的第一點 若要計算小車A的碰前速度以vA及計算A和B碰后的共同速度v共 應分別選擇紙帶的哪一段 選填 AB BC CD 或 DE 解析 1 推動小車由靜止開始運動 故小車有個加速過程 在碰撞前做勻速直線運動 即在相同的時間內(nèi)通過的位移相同 BC段為勻速運動的階段 故選BC計算碰前的速度 碰撞過程是一個變速運動的過程 而A和B碰后共同運動時做勻速直線運動 在相同的時間內(nèi)通過相同的位移 故應選DE段來計算碰后共同的速度 答案 1 BCDE 2 若已測得小車A的質(zhì)量m1 0 40kg 小車B的質(zhì)量m2 0 20kg 那么碰前兩小車的總動量為 碰后兩小車的總動量為 答案 2 0 420kg m s0 417kg m s 創(chuàng)新 改進點分析 1 實驗對數(shù)據(jù)獲得的改進 利用打點計時器獲得的紙帶勻速運動部分進行研究 獲得碰撞前后小車運動的速度 2 實驗條件的創(chuàng)設 本實驗中平衡摩擦力是非常重要的條件 以保證小車作用前后做勻速運動