动量实验寻找守恒量

动量实验寻找守恒量第1页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可以探索mv2这个量(对应于动能)的变化情况．(1)若采用弓形弹片弹开滑块的方案如图甲所示，弹开后的mv2的总量________(填“大于”、“小于”或“等于”)弹开前mv2的总量，这是因为系统的________．(2)若采用图乙方案，碰撞前mv2的总量________(填“大于”、“小于”或“等于”)碰撞后mv2的总量，这是因为系统的________守恒．(3)若采用丙方案，碰撞前mv2的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)碰撞后mv2的总量，这是因为系统的________将变小．第2页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲光滑桌面上有1、2两个小球，1球的质量为0.3kg，以速度8m/s跟质量0.1kg的静止的2球发生碰撞，碰撞后2球的速度变为9m/s,1球的速度变为5m/s，方向与原来相同．根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想．(1)碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？经计算，2球增加的速度是9m/s,1球减小的速度是3m/s，因此，这种猜想不成立．(2)碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？经计算，2球增加的动能是4.05J,1球减少的动能是5.85J，这种猜想也不成立．(3)请你根据实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中2球增加的这个量与1球所减小的这个量相等？第3页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲如图所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10Hz.开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动．已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，根据照片记录的信息，A、B离开弹簧后，A滑块做________运动，其速度大小为________m/s，本实验中得到的结论是__________．第4页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G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10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P′为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点，若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP′，米尺的零点与O点对齐．(1)碰撞后B球的水平射程应为________cm.(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量是(

)A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C．测量A球或B球的直径D．测量A球和B球的质量E．测量G点相对于水平槽面的高度第5页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的守恒量．(1)该同学还必须有的器材是__________________；(2)需直接测量的数据是____________________；(3)需要验算的表达式如何表示？_____________.第6页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲如图(a)所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲力时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图(b)所示，电源频率为50Hz，则碰撞前甲车速度大小为________m/s，碰撞后的共同速度大小为________m/s.第7页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲在《探究碰撞中的不变量》实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验．把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起．实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量________(写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的守恒量．用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足的关系是________．第8页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1＝15g，原来静止的被碰小球m2＝10g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图，可知入射小球碰撞后的m1v′1是________，入射小球碰撞前的m1v1________，被碰撞后的m2v′2是________．由此得出结论____________．第9页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是0.6kg和0.2kg，A车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动．碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示，根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的？第10页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲为了“探究碰撞中的不变量”，在光滑桌面上放有A、B两个小球．A球的质量为0.5kg，以速度6m/s跟质量为0.2kg静止在桌面上的B球发生碰撞，并测得碰撞后B球的速度为8m/s，A球的速度变为2.8m/s，方向与原来相同．根据这些实验数据，小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想：

[猜想1]碰撞后B球获得了速度，A球把速度传递给了B球．

[猜想2]碰撞后B球获得了动能，A球把减少的动能全部传递给了B球．你认为以上的猜想成立吗？若不成立，请你根据实验数据，通过计算说明，有一个什么物理量，在这次的碰撞中，B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等？第11页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲某同学利用如图所示的装置“探究碰撞中的不变量”．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1:2.当两摆球均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放．结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°.若本实验允许的最大误差为±4%，此实验是否成功地验证了碰撞中的守恒量，此守恒量是什么？第12页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲如图所示“为探究碰撞中的不变量”的实验装置示意图．(1)因为下落高度相同的平抛小球(不计空气阻力)的飞行时间相同，所以我们在实验中可以用________作为时间单位．(2)本实验中，实验必须要求的条件是(

)

A．斜槽轨道必须是光滑的

B．斜槽轨道末端点的切线是水平的

C．入射小球每次都从斜槽上的同一位置无初速释放

D．入射球与被碰球满足ma>mb，ra＝rb(3)如图，其中M、P、N分别为入射球与被碰球对应的落点的平均位置，则实验中要验证的关系是(

)

A．ma·ON＝ma·OP＋mb·OM

B．ma·OP＝ma·ON＋mb·OM

C．ma·OP＝ma·OM＋mb·ON

D．ma·OM＝ma·OP＋mb·ON第13页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动．然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示．在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．(1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则应选________段计算小车甲的碰前速度，应选________段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两格填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)．(2)已测得小车甲的质量m甲＝0.40kg，小车乙的质量m乙＝0.20kg，由以上测量结果可得：碰前m甲v甲＋m乙v乙＝______kg·m/s；碰后m甲v甲′＋m乙v乙′＝______kg·m/s.(3)通过计算可以发现________________________．第14页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做“探究碰撞中不变量”的实验，实验步骤如下：(1)把两滑块A、B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A、B.在A、B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上压缩状态．(2)按下电钮使电卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A、B与挡板C、D碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A至C运动时间t1，B至D运动时间t2.(3)重复几次取t1、t2的平均值．①在调整气垫导轨时应注意________；②应测量的数据还有________；③探究中得到的结论是________．第15页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲用天平、气垫导轨(带光电计时器和两个滑块)探究物体间发生相互作用时的不变量，本实验可用自动照相机代替打点计时器(闪光频率为10Hz)，步骤方法如下：(1)用天平称出两滑块的质量．mA＝0.10kg，mB＝0.20kg，放在水平的气垫上(导轨上标尺的最小分度为1cm，滑块可看做质点)；(2)碰撞前后连续三次闪光拍照得图中a、b、c所示的照片；请你根据图示数据探究物体间发生相互作用时的不变量．第16页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲第17页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲第18页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲第19页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲第20页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲第21页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲第22页，共32页，2023年，2月20日，星期一▲第23页，共32页，2023