物理选修人教新课标探究碰撞中的不变量精品课件

1、123456789101112131415 考查实验原理考查实验原理 归纳实验结论的能力归纳实验结论的能力【例证例证1 1】如图所示为气垫导轨上两个滑块如图所示为气垫导轨上两个滑块A A、B B相互作用后相互作用后运运动过程的频闪照片，频闪的频率为动过程的频闪照片，频闪的频率为10 Hz.10 Hz.开始时两个滑块静开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用细绳连接，细止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用细绳连接，细绳烧断后，两个滑块向相反方向运动绳烧断后，两个滑块向相反方向运动. .已知滑块已知滑块A A、B B的质量的质量分分16别为别为200 g200 g、300 g3

2、00 g，根据照片记录的信息，细绳烧断后，根据照片记录的信息，细绳烧断后，A A滑块做滑块做_运动，其速度大小为运动，其速度大小为_m/s_m/s，本实验中，本实验中得出的结论是得出的结论是_._.17【标准解答标准解答】由题图可知，细绳烧断后，由题图可知，细绳烧断后，A A、B B均做匀速直均做匀速直线运动，开始时：线运动，开始时：v vA A=0=0，v vB B=0=0，A A、B B被弹开后，被弹开后，vvA A=0.09 m/s=0.09 m/s，vvB B=0.06 m/s=0.06 m/s，m mA AvvA A=0.2=0.20.09 kg0.09 kgm/s=0.018 kg

3、m/s=0.018 kgm/sm/sm mB BvvB B=0.3=0.30.06 kg0.06 kgm/s=0.018 kgm/s=0.018 kgm/sm/s由此可得由此可得：m mA AvvA A=m=mB BvvB B，即，即0=m0=mB BvvB B-m-mA AvvA A结论是：两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘结论是：两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒积的矢量和守恒. .答案：答案：匀速直线匀速直线 0.09 0.09 两滑块组成的系统在相互作用两滑块组成的系统在相互作用前后质量与速度乘积的矢量和守恒前后质量与速度乘积的矢量和守恒18 考查分析初末

4、状态考查分析初末状态 探究不变量的能力探究不变量的能力【例证例证2 2】某同学设计了一个用打点计时器验证碰撞过程中某同学设计了一个用打点计时器验证碰撞过程中的不变量的实验：在小车的不变量的实验：在小车A A的前端粘有橡皮泥，使小车的前端粘有橡皮泥，使小车A A做做匀速直线运动匀速直线运动. .然后与原来静止在前方的小车然后与原来静止在前方的小车B B相碰并黏合相碰并黏合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示示. .在小车在小车A A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz,50 Hz,长木

5、板右端下部垫着小木片长木板右端下部垫着小木片( (图中未画出图中未画出) )用以平衡摩擦力用以平衡摩擦力. .19(1)(1)若已得到打点纸带如图所示，并把测得的各计数点间距若已得到打点纸带如图所示，并把测得的各计数点间距离标在图上，离标在图上，A A点为运动起始的第一点，则应选点为运动起始的第一点，则应选_段来段来计算小车计算小车A A的碰前速度，应选的碰前速度，应选_段来计算小车段来计算小车A A和小车和小车B B碰碰后的共同速度后的共同速度.(.(以上两空选填以上两空选填“AB”AB”、“BC”BC”、“CD”CD”或或“DE”)DE”)(2)(2)已测得小车已测得小车A A的质量的质量

6、m mA A=0.40 kg,=0.40 kg,小车小车B B的质量的质量m mB B=0.20 kg,=0.20 kg,由以上测量结果可得：碰前由以上测量结果可得：碰前m mA Av vA A+m+mB Bv vB B=_kgm/s;=_kgm/s;碰碰后后m mA Av vA A+m+mB Bv vB B=_kgm/s.=_kgm/s.20【标准解答标准解答】(1)(1)小车小车A A碰前做匀速直线运动，打出纸带上碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前速度应选的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前速度应选BCBC段；段；CDCD段上所打的点由稀变密，可见在段上所打

7、的点由稀变密，可见在CDCD段段A A、B B两小车相互碰两小车相互碰撞，撞，A A、B B碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，故应选间距均匀的，故应选DEDE段计算碰后速度段计算碰后速度. .21(2)(2)碰撞前后：碰撞前后：碰前：碰前：m mA Av vA A+m+mB Bv vB B=0.40=0.401.05 kg1.05 kgm/s=0.42 kgm/s=0.42 kgm/s,m/s,碰后：碰后：m mA Av vA A+m+mB Bv vB B=(m=(mA A+m+mB B)v=0.60)v=0.600.695 kg0

8、.695 kgm/s= m/s= 0.417 kg0.417 kgm/s.m/s.答案：答案：(1)BC DE (2)0.42 0.417(1)BC DE (2)0.42 0.417ABC0.105v m/s1.05 m/s,t0.1ABDE0.0695vvv m/s0.695 m/st0.1 ；22一、选择题一、选择题1.1.在做用气垫导轨进行碰撞验证实验时，不需要测量的物在做用气垫导轨进行碰撞验证实验时，不需要测量的物理量是理量是( )( )A.A.滑块的质量滑块的质量 B.B.挡光时间挡光时间C.C.挡光片的宽度挡光片的宽度 D.D.光电门的高度光电门的高度【解析解析】选选D.D.根据实

9、验原理可知，滑块的质量、挡光时间、根据实验原理可知，滑块的质量、挡光时间、挡光片的宽度都是需要测量的物理量，其中滑块的质量用挡光片的宽度都是需要测量的物理量，其中滑块的质量用天平测量，挡光时间用光电计时器测量，挡光片的宽度可天平测量，挡光时间用光电计时器测量，挡光片的宽度可事先用刻度尺测量；只有光电门的高度不需要测量，只要事先用刻度尺测量；只有光电门的高度不需要测量，只要能与挡光片在同一高度即可，故选能与挡光片在同一高度即可，故选D.D.232.2.在做利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量的实在做利用悬线悬挂等大的小球探究碰撞中的不变量的实验中，下列说法正确的是验中，下列说法正确的是( )

10、( )A.A.悬挂两球的细线长度要适当且等长悬挂两球的细线长度要适当且等长B.B.由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C.C.两小球必须都是刚性球且质量相同两小球必须都是刚性球且质量相同D.D.两小球碰后可以粘合在一起共同运动两小球碰后可以粘合在一起共同运动24【解析解析】选选A A、B B、D.D.两绳等长能保证两球正碰，也就是对心两绳等长能保证两球正碰，也就是对心碰撞，以减小实验误差，所以碰撞，以减小实验误差，所以A A正确正确. .由于计算碰撞前速度时由于计算碰撞前速度时用到了用到了 即初速度为即初速度为0 0时碰前的速度为时碰前的速度

11、为 B B正确正确. .本实验中对小球的材质性能无要求，本实验中对小球的材质性能无要求，C C错误错误. .两球正碰两球正碰后，有各种运动情况，所以后，有各种运动情况，所以D D正确正确. .21mghmv0,2v2gh，253.(20113.(2011苏州高二检测苏州高二检测) )若用打点计时器做探究碰撞中的若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验，下列操作正确的是不变量的实验，下列操作正确的是( )( )A.A.相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量是为了改变两车的质量B.B.相互作用的两车上，一个装上撞针，一个

12、装上橡皮泥，相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起是为了碰撞后粘在一起C.C.先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D.D.先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源26【解析解析】选选B B、C.C.相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动上橡皮泥，是为了碰撞后两车能粘在一起共同运动, ,这种情况这种情况能得到能量损失很大的碰撞，能得到能量损失很大的碰撞，A A错；应当先接通打点计时器的错

13、；应当先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车，否则因运动距离较短，小车电源，再释放拖动纸带的小车，否则因运动距离较短，小车释放以后再打开电源不容易得到实验数据释放以后再打开电源不容易得到实验数据. .故故D D错，错，B B、C C正确正确. .274.4.对于实验最终的结论对于实验最终的结论m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2m m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2，下列说，下列说法正确的是法正确的是( )( )A.A.仅限于一维碰撞仅限于一维碰撞B.B.任何情况下任何情况下m m1 1v v1 12 2m m2 2v v2 22 2m m1 1v v1 12 2

14、m m2 2v v2 22 2也一定成立也一定成立C.C.式中的式中的v v1 1、v v2 2、v v1 1、v v2 2都是速度的大小都是速度的大小D.D.式中的不变量是式中的不变量是m m1 1和和m m2 2组成的系统的质量与速度乘积之和组成的系统的质量与速度乘积之和【解析解析】选选A A、D.D.这个实验是在一维情况下设计的实验，其这个实验是在一维情况下设计的实验，其他情况未做探究；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前他情况未做探究；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢量，应考虑

15、方向而速度是矢量，应考虑方向. .故选项故选项A A、D D正确正确. .285.5.在在“探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量”的实验中，为了顺利地完成的实验中，为了顺利地完成实验，拉起球质量为实验，拉起球质量为m m1 1，被碰球质量为，被碰球质量为m m2 2，二者关系应是，二者关系应是( )( )A.mA.m1 1mm2 2 B.mB.m1 1=m=m2 2C.mC.m1 1mm2 2 D.D.以上三个关系都可以以上三个关系都可以【解析解析】选选D.D.这个实验是探究性实验，目的就是让同学们这个实验是探究性实验，目的就是让同学们探究在不同情况下的不变量，探究在不同情况下的不变量，A A

16、、B B、C C三种关系也是需要同三种关系也是需要同学们在实验中认真探究的内容，是实验设计探究的不同情学们在实验中认真探究的内容，是实验设计探究的不同情况，是正确的，故选项况，是正确的，故选项D D正确正确. .296.(20116.(2011泰安高二检测泰安高二检测) )在光滑水平桌面上有两个小球，在光滑水平桌面上有两个小球，甲球的质量为甲球的质量为2 kg2 kg，乙球的质量为，乙球的质量为1 kg1 kg，甲球以，甲球以4 m/s4 m/s的速的速度和原来静止的乙球发生对心碰撞，则下列说法正确的是度和原来静止的乙球发生对心碰撞，则下列说法正确的是( )( )A.A.碰撞后甲球的速度为零，

17、乙球的速度为碰撞后甲球的速度为零，乙球的速度为8 m/s8 m/s，方向与甲，方向与甲球原来的速度方向相同球原来的速度方向相同B.B.碰撞后甲球的速度一定变小碰撞后甲球的速度一定变小C.C.仅根据上述条件无法求出碰撞后两球的速度大小仅根据上述条件无法求出碰撞后两球的速度大小D.D.以上说法均不正确以上说法均不正确30【解析解析】选选B B、C.C.根据实验探究的结论，碰撞前后两球质量根据实验探究的结论，碰撞前后两球质量与其速度的乘积相等，乙球一定获得一定的速度，具有动与其速度的乘积相等，乙球一定获得一定的速度，具有动能；并且碰撞前后有能量损失，可以得出碰撞后甲球的速能；并且碰撞前后有能量损失，

18、可以得出碰撞后甲球的速度一定减小，但仅根据上述条件是无法求出碰撞后两球的度一定减小，但仅根据上述条件是无法求出碰撞后两球的速度大小的速度大小的. .故选项故选项B B、C C正确正确. .31二、非选择题二、非选择题7.7.某同学用如图所示装置通过半径相同的某同学用如图所示装置通过半径相同的A A、B B两球的碰撞来两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中探究碰撞过程中的不变量，图中PQPQ是斜槽，是斜槽，QRQR为水平槽，实为水平槽，实验时先使验时先使A A球从斜槽上某一固定位置球从斜槽上某一固定位置G G由静止开始滚下，落到由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作

19、位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作1010次，次，32得到得到1010个落点痕迹个落点痕迹. .再把再把B B球放在水平槽上靠近槽末端的地球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让方，让A A球仍从位置球仍从位置G G由静止开始滚下，和由静止开始滚下，和B B球碰撞后，球碰撞后，A A、B B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作1010次次. .图中图中O O点是水平槽末端点是水平槽末端R R在记录纸上的垂直投影点，在记录纸上的垂直投影点，B B球球落点痕迹如图所示，其中厘米刻度尺水平放置，且平行于落点痕迹如图所示，其中厘米刻度尺

20、水平放置，且平行于G G、R R、O O所在的平面，厘米刻度尺的零点与所在的平面，厘米刻度尺的零点与O O点对齐点对齐. .33(1)(1)碰撞后碰撞后B B球的水平射程应取球的水平射程应取_cm._cm.(2)(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是在以下选项中，本次实验必须进行的测量是_._.A.A.水平槽上未放水平槽上未放B B球时，测量球时，测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离B.B.测量测量A A球与球与B B球碰撞后，球碰撞后，A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离C.C.测量测量A A球与球与B B球的质量球的质量D.D.测量测量G G点相对

21、于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度34【解析解析】(1)(1)题图中画出了题图中画出了B B球的球的1010个落点位置，实验中应取个落点位置，实验中应取平均位置平均位置. .方法是：用最小的圆将所有点圈在里面，圆心位置方法是：用最小的圆将所有点圈在里面，圆心位置即为落点平均位置，找准平均位置，读数时应在刻度尺的最即为落点平均位置，找准平均位置，读数时应在刻度尺的最小刻度后面再估读一位小刻度后面再估读一位. .答案为答案为64.7 cm(64.2 cm 64.7 cm(64.2 cm 到到65.2 cm65.2 cm的范围内都正确的范围内都正确).).(2)(2)本实验把被碰小球放在靠近槽末

22、端的地方，使得被碰小球本实验把被碰小球放在靠近槽末端的地方，使得被碰小球B B和入射小球和入射小球A A都从都从O O点开始做平抛运动，且两球平抛时间相点开始做平抛运动，且两球平抛时间相同，若以平抛时间为单位时间，则平抛的水平距离在数值上同，若以平抛时间为单位时间，则平抛的水平距离在数值上等于平抛初速度等于平抛初速度. .设设A A未碰未碰B B，平抛水平位移为，平抛水平位移为x xA A;A;A、B B相碰相碰35后，后，A A、B B两球的水平位移分别为两球的水平位移分别为x xA A、x xB B;A;A、B B质量分别质量分别为为m mA A、m mB B，则碰前，则碰前:m:mA A

23、x xA A, ,碰后碰后m mA Ax xA A+m+mB Bx xB B,要验证要验证mvmv的矢量的矢量和在碰撞中是否守恒，即验证以上两式中质量与位移的乘和在碰撞中是否守恒，即验证以上两式中质量与位移的乘积之和是否相等积之和是否相等. .故该实验应测量的物理量有：故该实验应测量的物理量有：m mA A、m mB B、x xA A、x xA A、x xB B，选项，选项A A、B B、C C正确正确. .答案：答案：(1)64.7(64.2(1)64.7(64.265.265.2都正确都正确) (2)A) (2)A、B B、C C368.(8.(探究创新探究创新) )如图所示，在实验室用两

24、端带竖直挡板如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C C、D D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M M的滑块的滑块A A、B B，做探究，做探究碰撞中不变量的实验：碰撞中不变量的实验：37(1)(1)把两滑块把两滑块A A和和B B紧贴在一起，在紧贴在一起，在A A上放质量为上放质量为m m的砝码，置的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住于导轨上，用电动卡销卡住A A和和B B，在，在A A和和B B的固定挡板间放的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态. .(2)(2)按下电钮使电动卡销放开，同时启动记录两滑块运动时按下电钮使电动卡销放开，同时启动记录两滑块运动时间的电子计时器，当间的