浙江高考物理总复习动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核实验十九探究碰撞中不变量鸭.pptx

实验十九探究碰撞中的不变量实验十九探究碰撞中的不变量(选考选考)考考纲纲解解读读(1)尝尝试试设设计计实实验验方方案案，知知道道实实验验需需要要测测量量的的物物理理量量和和所所需需器器材材。(2)根根据据不不同同的的实实验验方方案案设设计计实实验验记记录录表表，收收集集并并正正确记录数据。确记录数据。(3)分析实验数据，得出实验结论。分析实验数据，得出实验结论。实验原理实验原理在在一一维维碰碰撞撞中中，测测出出物物体体的的质质量量m和和碰碰撞撞前前后后物物体体的的速速度度v、v，找找出出碰碰撞撞前前的的动动量量pm1v1m2v2及及碰碰撞撞后后的的动动量量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒。，看碰撞前后动量是否守恒。实验器材实验器材方方案案一一：气气垫垫导导轨轨、光光电电计计时时器器、天天平平、滑滑块块(两两个个)、重重物物、弹弹簧簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。方方案案二二：带带细细线线的的摆摆球球(两两套套)、铁铁架架台台、天天平平、量量角角器器、坐坐标标纸纸、胶布等。胶布等。方方案案三三：光光滑滑长长木木板板、打打点点计计时时器器、纸纸带带、小小车车(两两个个)、天天平平、撞撞针、橡皮泥。针、橡皮泥。方案四：方案四：斜槽、小球斜槽、小球(两个两个)、天平、复写纸、白纸等。、天平、复写纸、白纸等。实验步骤实验步骤 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图所示如图所示)1.测质量：测质量：用天平测出滑块质量。用天平测出滑块质量。2.安装：安装：正确安装好气垫导轨。正确安装好气垫导轨。3.实实验验：接接通通电电源源，利利用用配配套套的的光光电电计计时时装装置置测测出出两两滑滑块块各各种种情情况况下下碰碰撞撞前前后后的的速速度度(改改变变滑滑块块的的质质量量。改改变变滑滑块块的的初初速速度度大小和方向大小和方向)。4.验证：验证：一维碰撞中的动量守恒。一维碰撞中的动量守恒。方方案案二二：利利用用等等长长悬悬线线悬悬挂挂等等大大小小球球完完成成一一维维碰碰撞撞实实验验(如如图图所所示示)1.测质量：用天平测出两小球的质量测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。2.安装：安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。3.实验：实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下一个小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰。后它们相碰。4.测速度：测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算可以测量小球被拉起的角度，从而算出出碰碰撞撞前前对对应应小小球球的的速速度度，测测量量碰碰撞撞后后小小球球摆摆起起的的角角度度，算算出出碰撞后对应小球的速度。碰撞后对应小球的速度。5.改变条件：改变条件：改变碰撞条件，重复实验。改变碰撞条件，重复实验。6.验证：验证：一维碰撞中的动量守恒。一维碰撞中的动量守恒。方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图所示如图所示)1.测质量：测质量：用天平测出两小车的质量。用天平测出两小车的质量。2.安安装装：将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橡皮泥。和橡皮泥。2.验证的表达式验证的表达式方案一、二、三：方案一、二、三：m1v1m2v2m1v1m2v2。注意事项注意事项1.前提条件前提条件碰撞的两物体应保证碰撞的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”。2.方案提醒方案提醒(1)若若利利用用气气垫垫导导轨轨进进行行实实验验，调调整整气气垫垫导导轨轨时时，注注意意利利用用水水平平仪确保导轨水平。仪确保导轨水平。(2)若若利利用用摆摆球球进进行行实实验验，两两小小球球静静止止时时球球心心应应在在同同一一水水平平线线上上，且且刚刚好好接接触触，摆摆线线竖竖直直，将将小小球球拉拉起起后后，两两条条摆摆线线应应在在同同一一竖竖直面内。直面内。(3)若若利利用用长长木木板板进进行行实实验验，可可在在长长木木板板下下垫垫一一小小木木片片用用以以平平衡摩擦力。衡摩擦力。(4)若利用斜槽小球碰撞应注意：若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；实实验验过过程程中中实实验验桌桌、斜斜槽槽、记记录录的的白白纸纸的的位位置置要要始始终终保保持持不变。不变。3.探究结论探究结论寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。1.在用气垫导轨进行实验时，不需要测量的物理量是在用气垫导轨进行实验时，不需要测量的物理量是()A.滑块的质量滑块的质量 B.挡光的时间挡光的时间C.挡光片的宽度挡光片的宽度 D.光电门的高度光电门的高度解解析析从从实实验验原原理理出出发发进进行行分分析析，A、B、C三三个个选选项项都都是是必必须须要测量的物理量。要测量的物理量。答案答案D考点一实验原理及实验操作考点一实验原理及实验操作2.(多多选选)在在利利用用打打点点计计时时器器探探究究碰碰撞撞中中的的不不变变量量的的实实验验中中，下下列列操作正确的是操作正确的是()A.相相互互作作用用在在两两车车上上，一一个个装装上上撞撞针针，一一个个装装上上橡橡皮皮泥泥，是是为为了改变两车的质量了改变两车的质量B.相相互互作作用用的的两两车车上上，一一个个装装上上撞撞针针，一一个个装装上上橡橡皮皮泥泥，是是为为了使两车碰撞后粘在一起了使两车碰撞后粘在一起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.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解解析析改改变变小小车车的的质质量量可可以以加加砝砝码码，装装上上撞撞针针和和橡橡皮皮泥泥，这这样样做做是是为为了了使使两两车车碰碰撞撞后后粘粘在在一一起起，有有共共同同的的速速度度，选选项项A错错误误，B正正确确；打打点点计计时时器器的的使使用用原原则则是是先先接接通通电电源源，再再释释放放纸纸带带，选选项项C正确，正确，D错误。错误。答案答案BC3.用如图所示的装置也可以完成用如图所示的装置也可以完成“探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量”实验。实验。(1)若若实实验验中中选选取取的的A、B两两球球半半径径相相同同，为为了了使使A、B发发生生一一维维碰碰撞撞，应应使使两两球球悬悬线线长长度度，悬悬点点O1、O2之之间间的的距距离离等等于于。(2)若若A、B两两球球的的半半径径不不相相同同，利利用用本本装装置置能能否否完完成成实实验验？如如果果你认为能完成，请说明如何调节？你认为能完成，请说明如何调节？解解析析(1)为为了了保保证证一一维维碰碰撞撞，碰碰撞撞点点应应与与两两球球同同在在一一条条水水平平线线上，故两球悬线长度相等，上，故两球悬线长度相等，O1、O2之间距离等于球的直径。之间距离等于球的直径。(2)如如果果两两球球的的半半径径不不相相等等，也也可可完完成成实实验验。调调整整装装置置时时，应应使使O1、O2之之间间距距离离等等于于两两球球的的半半径径之之和和，两两球球静静止止时时，球球心心在在同同一水平高度上。一水平高度上。答案答案(1)相等球的直径相等球的直径(2)见解析见解析考点二数据处理及误差分析考点二数据处理及误差分析1.(多多选选)在在利利用用气气垫垫导导轨轨探探究究碰碰撞撞中中的的不不变变量量实实验验中中，可可导导致致实验误差的因素是实验误差的因素是()A.导轨安放不水平导轨安放不水平 B.小车上挡光板倾斜小车上挡光板倾斜C.两小车质量不相等两小车质量不相等 D.两小车碰后连在一起两小车碰后连在一起解解析析选选项项A中中，导导轨轨不不水水平平，小小车车速速度度将将受受重重力力分分力力的的影影响响，从从而而导导致致实实验验误误差差；选选项项B中中，挡挡光光板板倾倾斜斜会会导导致致挡挡光光板板宽宽度度不不等等于于挡挡光光阶阶段段小小车车通通过过的的位位移移，使使计计算算速速度度出出现现误误差，而差，而C、D中对探究不会造成误差。中对探究不会造成误差。答案答案AB2.(2015吉吉林林松松原原高高三三检检测测)某某同同学学设设计计了了一一个个用用电电磁磁打打点点计计时时器器验验证证动动量量守守恒恒定定律律的的实实验验：在在小小车车A的的前前端端粘粘有有橡橡皮皮泥泥，推推动动小小车车A使使之之做做匀匀速速直直线线运运动动，然然后后与与原原来来静静止止在在前前方方的的小小车车B相相碰碰并并粘粘合合成成一一体体，继继续续做做匀匀速速直直线线运运动动。他他设设计计的的装装置置如如图图甲甲所所示示。在在小小车车A后后连连着着纸纸带带，电电磁磁打打点点计计时时器器所所用用电电源源频频率率为为50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。(1)若若已已测测得得打打点点纸纸带带如如图图乙乙所所示示，并并测测得得各各计计数数点点间间距距(标标在在图图上上)，则则应应选选段段来来计计算算A碰碰前前的的速速度度。应应选选段段来来计计算算A和和B碰碰后后的的共共同同速速度度(选选填填“AB”或或“BC”或或“CD”或或“DE”)。(2)已已测测得得小小车车A的的质质量量mA0.4 kg，小小车车B的的质质量量为为mB0.2 kg。由由以以上上测测量量结结果果可可得得：碰碰前前mAvA_kgm/s；碰碰后后(mAmB)v共共_kgm/s。由由此此得得出出的的结结论论是是_。(本题计算结果均保留三位有效数字本题计算结果均保留三位有效数字)解解析析(1)小小车车碰碰前前做做匀匀速速直直线线运运动动，打打出出纸纸带带上上的的点点应应该该是是间间距距均均匀匀的的，故故计计算算小小车车碰碰前前的的速速度度应应选选BC段段。CD段段上上所所打打的的点点由由稀稀变变密密，可可见见在在CD段段A、B两两小小车车相相互互碰碰撞撞。A、B碰碰撞撞后后一一起起做做匀匀速速直直线线运运动动，所所以以打打出出的的点点又又是是间间距距均均匀匀的的，故故应应选选DE段段计计算算碰后的速度。碰后的速度。答案答案(1)BCDE(2)0.4200.417结论见解析结论见解析