【优化方案】浙江省高考物理总复习 第13章 实验十五探究碰撞中的不变量课件 大纲人教

实验十五探究碰撞中的不变量

过程分析导引实验典例精析知能优化演练实验十五探究碰撞中的不变量知识要点归纳知识要点归纳实验目的1．探究一维弹性碰撞的特点．2．验证一维碰撞中的动量守恒．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速率v、v′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．方案四：斜槽、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平一台、刻度尺、圆规．过程分析导引一、实验过程方案一：用气垫导轨和光电计时器验证动量守恒定律．图13－4－1实验操作：1．测质量：用天平测出滑块质量．2．安装：按图13－4－1正确安装好气垫导轨．3．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量，②改变滑块的初速度大小和方向)．2．验证动量守恒把测得的质量m、速度v填入下列表格，并进行计算.实验情景用弓形弹片弹开探究量质量(kg)速度(m/s)mv(kg·m/s)碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m2v2′方案二：用两摆球碰撞验证动量守恒定律实验操作：1．测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2.2．安装：按图13－4－2把两个等大小球用长悬线悬挂起来．3．实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．4．改变条件：改变碰撞条件，重复实验．图13－4－22．验证证动量量守恒恒实验情景小球的碰撞端粘胶布探究量质量速度mv碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m2v2′方案三三：用用打点点计时时器和和小车车的碰碰撞验验证动动量守守恒定定律图13－4－3实验验操操作作：：1．测测质质量量：：用用天天平平测测出出两两小小车车的的质质量量．．2．安安装装：：按按图图13－4－3将打打点点计计时时器器固固定定在在光光滑滑长长木木板板的的一一端端，，把把纸纸带带穿穿过过打打点点计计时时器器，，连连在在小小车车的的后后面面，，在在两两小小车车的的碰碰撞撞端端分分别别装装上上撞撞针针和和橡橡皮皮泥泥．．3．实实验验：：接接通通电电源源，，让让小小车车A运动动，，小小车车B静止止，，两两车车碰碰撞撞时时撞撞针针插插入入橡橡皮皮泥泥中中，，把把两两小小车车连连接接成成一一体体运运动动．．4．改改变变条条件件：：改改变变碰碰撞撞条条件件、、重重复复实实验验．．实验情景小车的碰撞端装撞针与橡皮泥探究量质量速度mv碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m2v2′方案案四四：：利利用用斜斜槽槽上上滚滚下下的的小小球球验验证证动动量量守守恒恒定定律律1．用天平平测出两两小球的的质量m1、m2，并选定定质量大大的小球球为入射射小球．．2．按照图图13－4－4所示安装装实验装装置．调调整固定定斜槽使使斜槽底底端水平平．图13－4－43．白纸在在下，复复写纸在在上且在在适当位位置铺放放好．记记下重垂垂线所指指的位置置O.4．不放被被撞小球球，让入入射小球球从斜槽槽上某固固定高度度处自由由滚下，，重复10次．用圆圆规画尽尽量小的的圆把所所有的小小球落点点圈在里里面．圆圆心P就是小球球落点的的平均位位置．5．把被撞撞小球放放在斜槽槽末端，，让入射射小球从从斜槽同同一高度度自由滚滚下，使使它们发发生碰撞撞，重复复实验10次．用步步骤4的方法，，标出碰碰后入射射小球落落点的平平均位置置M和被撞小小球落点点的平均均位置N.如图13－4－5所示．图13－4－5二、误差差分析1．系统误误差：主主要来源源于装置置本身是是否符合合要求，，即：(1)碰撞是否否为一维维碰撞．．(2)实验是否否满足动动量守恒恒的条件件，如气气垫导轨轨是否水水平，两两球是否否等大，，长木板板实验是是否平衡衡掉摩擦擦力．2．偶然误误差：主主要来源源于质量量m和速度v的测量．．3．改进措措施：(1)设计方案案时应保保证碰撞撞为一维维碰撞，，且尽量量满足动动量守恒恒的条件件．(2)采取多次次测量求求平均值值的方法法减小偶偶然误差差．三、注意意事项1．前提条条件：碰碰撞的两两物体应应保证“水平”和“正碰”．2．方案提提醒：(1)若利用气气垫导轨轨进行实实验，调调整气垫垫导轨时时，注意意利用水水平仪确确保导轨轨水平．．(2)若利用摆摆球进行行实验，，两小球球静放时时球心应应在同一一水平线线上，且且刚好接接触，摆摆线竖直直，将小小球拉起起后，两两条摆线线应在同同一竖直直面内．．(3)若利用长长木板进进行实验验，可在在长木板板下垫一一小木片片用以平平衡摩擦擦力．(4)若利用斜斜槽小球球碰撞应应注意：：①斜槽末末端的切切线必须须水平．．②把被碰碰小球放放在斜槽槽末端．．③入射小小球每次次都必须须从斜槽槽同一高高度由静静止释放放．④选质量量较大的的小球作作为入射射小球．．⑤实验过过程中实实验桌、、斜槽、、记录的的白纸的的位置要要始终保保持不变变．3．探究结结论：寻寻找的不不变量必必须在各各种碰撞撞情况下下都不改改变．实验典例精析题型一用两摆球碰撞验证动量守恒定律某同学利利用如图图13－4－6所示的装装置验证证动量守守恒定律律，图中中两摆摆摆长相同同，悬挂挂于同一一高度，，A、B两摆球均均很小，，质量之之比为1∶2.当两摆均均处于自自由静止止状态时时，其侧侧面刚好好接触．．向右上上方拉动动B球使其摆线线伸直并与与竖直方向向成45°角，然后将将其由静止止释放．例1图13－4－6结果观察到到两摆球粘粘在一起摆摆动，且最最大摆角为为30°.若本实验允允许的最大大误差为±4%，此实验是是否成功地地验证了动动量守恒定定律？【解析】设摆球A、B的质量分别别为mA、mB，摆长为l，B球的初始高高度h1，碰撞前B球的速度为为vB.在不考虑摆摆线质量的的情况下，，根据题意意及机械能能守恒定律律得h1＝l(1－cos45°)①【答案】见解析(2009年高考四川川卷)气垫导轨(如图13－4－7)工作时，空空气从导轨轨表面的小小孔喷出，，在导轨表表面和滑块块内表面之之间形成一一层薄薄的的空气层，，使滑块不不与导轨表表面直接接接触，大大大减小了滑滑块运动时时的阻力．．为了验证证动量守恒恒定律，在在水平气垫垫导轨上放放置两个质质量均为a的滑块，每每个滑块的的一端分别别与穿过打打点计时器器的纸带相相连，两个个打点计时时器所用电电源的频率率均为b.气垫导轨正正常工作后后，接通两两个打点计计时器的电电源，并让让两滑块以以不同的速速度相向运运动，两滑滑块相碰后后粘在一起起继续运动动．题型二用气垫导轨验证动量守恒定律例2图13－4－8为某次实验验打出的点点迹清晰的的纸带的一一部分，在在纸带上以以同间隔的的6个连续点为为一段划分分纸带，用用刻度尺分分别量出其其长度为s1、s2和s3.若题中各物物理量的单单位均为国国际单位，，那么，碰碰撞前两滑滑块的动量量大小分别别为________、________，两滑块的的总动量大大