202X屆高考物理總復(fù)習(xí)第6章碰撞與動量守恒實驗七驗證動量守恒定律課件教科版

1、實驗七驗證動量守恒定律實驗七驗證動量守恒定律實驗基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ)核心探究核心探究實驗基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ) 解讀實驗解讀實驗萃取精華萃取精華注意事項注意事項1.1.前提條件前提條件: :碰撞的兩物體應(yīng)保證碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平水平”和和“正碰正碰”. .2.2.方案提醒方案提醒(1)(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實驗若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實驗, ,調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時, ,注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平. .(2)(2)若利用擺球進(jìn)行實驗若利用擺球進(jìn)行實驗, ,兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上, ,且剛好接觸且剛好接觸, ,擺線擺線豎直豎直, ,將小球拉

2、起后將小球拉起后, ,兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi). .(3)(3)若利用長木板進(jìn)行實驗若利用長木板進(jìn)行實驗, ,可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力. .(4)(4)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意: :斜槽末端的切線必須水平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

3、析誤差分析1.1.小球每次釋放位置存在差異小球每次釋放位置存在差異. .2.2.小球離開軌道時的速度不水平小球離開軌道時的速度不水平. .3.M,N,P3.M,N,P點位置確定存在誤差點位置確定存在誤差. . 核心探究核心探究 通法悟道通法悟道拓寬思路拓寬思路探究點一基礎(chǔ)性實驗探究點一基礎(chǔ)性實驗【典例典例1 1】 某同學(xué)用圖某同學(xué)用圖( (甲甲) )所示裝置通過半徑相同的所示裝置通過半徑相同的A,BA,B兩球的碰撞來驗證動量守恒定兩球的碰撞來驗證動量守恒定律律. .圖中圖中PQPQ是斜槽是斜槽,QR,QR為水平槽為水平槽. .實驗時先使實驗時先使A A球從斜槽上某一固定位置球從斜槽上某一固定位

4、置G G由靜止開始滾下由靜止開始滾下, ,落到位于水平地面的記錄紙上落到位于水平地面的記錄紙上, ,留下痕跡留下痕跡. .重復(fù)上述操作重復(fù)上述操作1010次次, ,得到得到1010個落點痕跡個落點痕跡. .再把再把B B球放在水平槽上靠近槽末端的地方球放在水平槽上靠近槽末端的地方, ,讓讓A A球仍從位置球仍從位置G G由靜止開始滾下由靜止開始滾下, ,和和B B球碰撞后球碰撞后,A,B,A,B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡. .重復(fù)這種操作重復(fù)這種操作1010次次. .圖中圖中O O點是水平槽末端點是水平槽末端R R在在記錄紙上垂直投影點記錄紙上垂直投影

5、點.B.B球落點痕跡如圖球落點痕跡如圖( (乙乙) )所示所示, ,其中米尺水平放置其中米尺水平放置, ,且平行于且平行于G,R,OG,R,O所所在的平面在的平面, ,米尺的零點與米尺的零點與O O點對齊點對齊. .(1)(1)碰撞后碰撞后B B球的水平射程應(yīng)取為球的水平射程應(yīng)取為cm.cm.解析解析: :(1)(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原因, ,落點不可能全部在同一點落點不可能全部在同一點, ,所以要畫一個盡可能小的圓使所以要畫一個盡可能小的圓使1010個落點都個落點都在圓中在圓中, ,則圓心即為

6、小球則圓心即為小球B B的平均落點的平均落點; ;碰撞后碰撞后B B球的水平射程約為球的水平射程約為64.2 cm.64.2 cm.答案答案: :(1)64.2 (1)64.2 (2)(2)在以下選項中在以下選項中, ,哪些不是本次實驗必須進(jìn)行的測量哪些不是本次實驗必須進(jìn)行的測量? ?( (填選項號填選項號).).A.A.水平槽上未放水平槽上未放B B球時球時, ,測量測量A A球落點位置到球落點位置到O O點的距離點的距離B.AB.A球與球與B B球碰撞后球碰撞后, ,測量測量A A球落點位置到球落點位置到O O點的距離點的距離C.C.測量測量A A球與球與B B球的直徑球的直徑D.D.測量

7、測量A A球和球和B B球的質(zhì)量球的質(zhì)量( (或兩球質(zhì)量之比或兩球質(zhì)量之比) )E.E.測量測量G G點相對于水平槽面的高度點相對于水平槽面的高度答案答案: :( (2)ABD2)ABD (3)(3)實驗中實驗中, ,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.A.釋放點越低釋放點越低, ,小球受阻力越小小球受阻力越小, ,入射小球速度越小入射小球速度越小, ,誤差越小誤差越小B.B.釋放點越低釋放點越低, ,兩球碰后水平位移越小兩球碰后水平位移越小, ,水平位移測量的相對誤差越小水平位移測量的相對誤差越小, ,兩球速度

8、的測量兩球速度的測量越準(zhǔn)確越準(zhǔn)確C.C.釋放點越高釋放點越高, ,兩球相碰時兩球相碰時, ,相互作用的內(nèi)力越大相互作用的內(nèi)力越大, ,碰撞前后動量之差越小碰撞前后動量之差越小, ,誤差越小誤差越小D.D.釋放點越高釋放點越高, ,入射小球?qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱笕肷湫∏驅(qū)Ρ慌鲂∏虻淖饔昧υ酱? ,軌道對被碰小球的阻力越小軌道對被碰小球的阻力越小解析解析: :(3)(3)入射小球的釋放點越高入射小球的釋放點越高, ,入射小球碰前速度越大入射小球碰前速度越大, ,相碰時內(nèi)力越大相碰時內(nèi)力越大, ,阻力的阻力的影響相對減小影響相對減小, ,可以較好地滿足動量守恒的條件可以較好地滿足動量守恒的條件, ,

9、也有利于減小測量水平位移時的相也有利于減小測量水平位移時的相對誤差對誤差, ,從而使實驗的誤差減小從而使實驗的誤差減小, ,選項選項C C正確正確. .答案答案: :(3)C(3)C誤區(qū)警示誤區(qū)警示 利用碰撞實驗器做實驗時的注意事項利用碰撞實驗器做實驗時的注意事項 題組沖關(guān)題組沖關(guān)1.(1)“1.(1)“驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律”的實驗裝置原來的教科書采用圖的實驗裝置原來的教科書采用圖( (甲甲) )的方法的方法, ,經(jīng)過編者修改后經(jīng)過編者修改后, ,現(xiàn)行的現(xiàn)行的教科書采用圖教科書采用圖( (乙乙) )的方法的方法. .兩個實驗裝置的區(qū)別在于兩個實驗裝置的區(qū)別在于: :懸掛重垂線的位置

10、不同懸掛重垂線的位置不同; ;圖圖( (甲甲) )中設(shè)計有中設(shè)計有一個支柱一個支柱( (通過調(diào)整通過調(diào)整, ,可使兩球的球心在同一水平線上可使兩球的球心在同一水平線上. .上面的小球被碰離開后上面的小球被碰離開后, ,支柱立即倒下支柱立即倒下),),圖圖( (乙乙) )中沒有支柱中沒有支柱, ,圖圖( (甲甲) )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,OO,O點的豎直點的豎直線上線上, ,重垂線只確定了重垂線只確定了O O點的位置點的位置, ,比較這兩個實驗裝置比較這兩個實驗裝置, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( () )

11、A.A.采用圖采用圖( (甲甲) )的實驗裝置時的實驗裝置時, ,需要測出兩小球的直徑需要測出兩小球的直徑B.B.采用圖采用圖( (乙乙) )的實驗裝置時的實驗裝置時, ,需要測出兩小球的直徑需要測出兩小球的直徑C.C.為了減小誤差為了減小誤差, ,采用圖采用圖( (甲甲) )的實驗裝置時的實驗裝置時, ,應(yīng)使斜槽末端水平部分盡量光滑應(yīng)使斜槽末端水平部分盡量光滑D.D.為了減小誤差為了減小誤差, ,采用圖采用圖( (乙乙) )的實驗裝置時的實驗裝置時, ,應(yīng)使斜槽末端水平部分盡量光滑應(yīng)使斜槽末端水平部分盡量光滑2.2.在在“驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律”的實驗中的實驗中, ,請回答下列問題

12、請回答下列問題. .(1)(1)實驗記錄如圖實驗記錄如圖( (甲甲) )所示所示, ,則則A A球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的,B,B球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的.(.(兩空均選填兩空均選填“OM”“OP”O(jiān)M”“OP”或或“ON”)ON”)解析解析: :(1)A(1)A球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的球碰前做平拋運動的水平位移是圖中的OP,BOP,B球被碰后做平拋運動球被碰后做平拋運動的水平位移是圖中的的水平位移是圖中的ON.ON.答案答案: :(1)OP(1)OPONON(2)(2)小球小球A A下滑過程中

13、與斜槽軌道間存在摩擦力下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力, ,這對實驗結(jié)果這對實驗結(jié)果( (選填選填“會會”或或“不會不會”) )產(chǎn)生誤差產(chǎn)生誤差.(3)(3)實驗裝置如圖實驗裝置如圖( (甲甲) )所示所示,A,A球為入射小球球為入射小球,B,B球為被碰小球球為被碰小球, ,以下所列舉的在實驗過程中以下所列舉的在實驗過程中必須滿足的條件是必須滿足的條件是.A.A.入射小球的質(zhì)量入射小球的質(zhì)量m mA A, ,可以小于被碰小球的質(zhì)量可以小于被碰小球的質(zhì)量m mB BB.B.實驗時需要測量斜槽末端到水平地面的高度實驗時需要測量斜槽末端到水平地面的高度C.C.入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止

14、釋放入射小球每次不必從斜槽上的同一位置由靜止釋放D.D.斜槽末端的切線必須水平斜槽末端的切線必須水平, ,小球放在斜槽末端處小球放在斜槽末端處, ,應(yīng)能靜止應(yīng)能靜止解析解析: :(2)(2)小球小球A A下滑過程中與斜槽軌道間存在摩擦力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對于每次滾下的小球的影響都是相同的是相同的, ,因此對小球的末速度無影響因此對小球的末速度無影響, ,故對實驗結(jié)果不會產(chǎn)生誤差故對實驗結(jié)果不會產(chǎn)生誤差. .(3)(3)實驗中必須滿足的條件是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)量碰撞小球的質(zhì)量大于被碰小球的質(zhì)量, ,小球每次都必

15、小球每次都必須從同一高度滾下須從同一高度滾下, ,不需要測量小球做平拋運動的時間或高度不需要測量小球做平拋運動的時間或高度, ,故選項故選項D D正確正確. .答案答案: :(2)(2)不會不會(3)D(3)D(4)(4)在在“驗證動量守恒定律驗證動量守恒定律”的實驗中的實驗中. .某同學(xué)用如圖某同學(xué)用如圖( (乙乙) )所示的裝置進(jìn)行了如所示的裝置進(jìn)行了如下的操作下的操作: :先調(diào)整斜槽軌道先調(diào)整斜槽軌道, ,使末端的切線水平使末端的切線水平, ,在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫在一塊平木板表面先后釘上白紙和復(fù)寫紙紙, ,并將該木板豎直立于靠近槽口處并將該木板豎直立于靠近槽口處, ,使小球

16、使小球a a從斜槽軌道上某固定點處由靜止從斜槽軌道上某固定點處由靜止釋放釋放, ,撞到木板并在白紙上留下痕跡撞到木板并在白紙上留下痕跡O.O.將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x將木板向右平移適當(dāng)?shù)木嚯x, ,再使小球再使小球a a從原固定點由靜止釋放從原固定點由靜止釋放, ,撞在木板上撞在木板上并在白紙上留下痕跡并在白紙上留下痕跡B.B.把半徑相同的小球把半徑相同的小球b b靜止放在斜槽軌道水平段的最右端靜止放在斜槽軌道水平段的最右端, ,讓小球讓小球a a仍從原固定仍從原固定點由靜止釋放點由靜止釋放, ,和小球和小球b b相碰后相碰后, ,兩球撞在木板上并在白紙上留下痕跡兩球撞在木板上并在白紙上留下痕跡

17、A A和和C.C.用天平測量用天平測量a,ba,b兩小球的質(zhì)量分別為兩小球的質(zhì)量分別為m ma a,m,mb b, ,用刻度尺測量白紙用刻度尺測量白紙O O點到點到A,B,CA,B,C三點三點的距離分別為的距離分別為y y1 1,y,y2 2和和y y3 3. .用本實驗中所測得的量來驗證兩球碰撞過程動量守恒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(dá)式為其表達(dá)式為 . . 探究點二創(chuàng)新性實驗探究點二創(chuàng)新性實驗高考創(chuàng)新實驗例析高考創(chuàng)新實驗例析【典例典例2 2】(2014(2014全國全國卷卷,35),35)現(xiàn)利用圖現(xiàn)利用圖(a)(a)所示的裝置驗證動量守恒定律所示的裝置驗證動量守

18、恒定律. .在圖在圖(a)(a)中中, ,氣墊導(dǎo)軌上有氣墊導(dǎo)軌上有A,BA,B兩個滑塊兩個滑塊, ,滑塊滑塊A A右側(cè)帶有一彈簧片右側(cè)帶有一彈簧片, ,左側(cè)與打點計時器左側(cè)與打點計時器( (圖中未畫出圖中未畫出) )的紙帶相連的紙帶相連; ;滑塊滑塊B B左側(cè)也帶有一彈簧片左側(cè)也帶有一彈簧片, ,上面固定一遮光片上面固定一遮光片, ,光電光電計時器計時器( (未完全畫出未完全畫出) )可以記錄遮光片通過光電門的時間可以記錄遮光片通過光電門的時間. .實驗測得滑塊實驗測得滑塊A A的質(zhì)量的質(zhì)量m m1 1=0.310 kg,=0.310 kg,滑塊滑塊B B的質(zhì)量的質(zhì)量m m2 2=0.108

19、kg,=0.108 kg,遮光片的寬度遮光片的寬度d=1.00 cm;d=1.00 cm;打點計時器所用交流電的頻率打點計時器所用交流電的頻率f=50.0 Hz.f=50.0 Hz.將光電門固定在滑塊將光電門固定在滑塊B B的右側(cè)的右側(cè), ,啟動打點計時器啟動打點計時器, ,給滑塊給滑塊A A一向右的初速度一向右的初速度, ,使它與使它與B B相碰相碰. .碰后光電計時器顯示的時間為碰后光電計時器顯示的時間為ttB B=3.500 ms,=3.500 ms,碰撞前后打出的紙帶如圖碰撞前后打出的紙帶如圖(b)(b)所示所示. .【創(chuàng)新創(chuàng)新/ /改進(jìn)點分析改進(jìn)點分析】 實驗器材的創(chuàng)新實驗器材的創(chuàng)新

20、: :使用氣墊導(dǎo)軌來減少摩擦力對實驗的影響使用氣墊導(dǎo)軌來減少摩擦力對實驗的影響. .模擬創(chuàng)新實驗沖關(guān)模擬創(chuàng)新實驗沖關(guān)1.1.某同學(xué)把兩個質(zhì)量不同的小球用細(xì)線連接某同學(xué)把兩個質(zhì)量不同的小球用細(xì)線連接, ,中間夾一個被壓縮了的輕彈簧中間夾一個被壓縮了的輕彈簧, ,如圖所示如圖所示, ,將此系統(tǒng)置于光滑水平桌面上將此系統(tǒng)置于光滑水平桌面上, ,燒斷細(xì)線燒斷細(xì)線, ,觀察兩小球的運動情況觀察兩小球的運動情況, ,進(jìn)行必要的測量進(jìn)行必要的測量, ,驗證兩小球相互作用的過程中動量守恒驗證兩小球相互作用的過程中動量守恒. .(1)(1)該同學(xué)還需具備的器材是該同學(xué)還需具備的器材是 ;(2)(2)需要直接測量

21、的數(shù)據(jù)是需要直接測量的數(shù)據(jù)是 ;解析解析: :(1)(2)(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. .答案答案: :(1)(1)刻度尺、白紙、復(fù)寫紙、圖釘、細(xì)線、鉛錘、木板、天平刻度尺、白紙、復(fù)寫紙、圖釘、細(xì)線、鉛錘、木板、天平(2)(2)兩球的質(zhì)量兩球的質(zhì)量m m1 1,m,m2 2, ,水平射程水平射程x x1 1,x,x2 2(3)(3)用得到的數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關(guān)系式是用得

22、到的數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關(guān)系式是 .答案答案: :(3)m(3)m1 1x x1 1=m=m2 2x x2 2【創(chuàng)新創(chuàng)新/ /改進(jìn)點分析改進(jìn)點分析】 實驗方案的創(chuàng)新實驗方案的創(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, ,本題中利用的彈本題中利用的彈簧作用的兩小球總動量為零簧作用的兩小球總動量為零, ,滿足平均動量守恒的條件滿足平均動量守恒的條件. .2.2.某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗?zāi)惩瑢W(xué)設(shè)計了一個用打點計時器驗證動量守恒定律的實驗: :在小車在小車A A的前端粘有橡的前端粘有橡皮泥皮泥, ,推動小車推動小車A A使之做勻速直線運動使之做勻速直線運動, ,然后與原來靜止在前方的小車然后與原來靜止在前方的小車B B相碰并粘合成相碰并粘合成一體一體, ,繼續(xù)做勻速直線運動繼續(xù)做勻速直線運動. .他設(shè)計的具體裝置如圖他設(shè)計的具體裝置如圖( (甲甲) )所示所示, ,在小車在小車A A后連著紙帶后連著紙帶, ,電電磁打點計時器的電源頻率為磁打點計時器的電源頻率為50 Hz,50 Hz,長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力長木板下墊著小木片用以平衡摩擦