【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第13章 實(shí)驗(yàn)十五探究碰撞中的不變量課件 大綱人教

實(shí)驗(yàn)十五探究碰撞中的不變量

過程分析導(dǎo)引實(shí)驗(yàn)典例精析知能優(yōu)化演練實(shí)驗(yàn)十五探究碰撞中的不變量知識(shí)要點(diǎn)歸納知識(shí)要點(diǎn)歸納實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)．2．驗(yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒．實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速率v、v′，找出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒．實(shí)驗(yàn)器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等．方案三：光滑長木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥．方案四：斜槽、大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè)、重垂線一條、白紙、復(fù)寫紙、天平一臺(tái)、刻度尺、圓規(guī)．過程分析導(dǎo)引一、實(shí)驗(yàn)過程方案一：用氣墊導(dǎo)軌和光電計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律．圖13－4－1實(shí)驗(yàn)操作：1．測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量．2．安裝：按圖13－4－1正確安裝好氣墊導(dǎo)軌．3．實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量，②改變滑塊的初速度大小和方向)．2．驗(yàn)證動(dòng)量守恒把測(cè)得的質(zhì)量m、速度v填入下列表格，并進(jìn)行計(jì)算.實(shí)驗(yàn)情景用弓形彈片彈開探究量質(zhì)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：用兩擺球碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)操作：1．測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2.2．安裝：按圖13－4－2把兩個(gè)等大小球用長懸線懸掛起來．3．實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰．4．改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．圖13－4－22．驗(yàn)證證動(dòng)量量守恒恒實(shí)驗(yàn)情景小球的碰撞端粘膠布探究量質(zhì)量速度mv碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m2v2′方案三三：用用打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器和和小車車的碰碰撞驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)動(dòng)量守守恒定定律圖13－4－3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)操操作作：：1．測(cè)測(cè)質(zhì)質(zhì)量量：：用用天天平平測(cè)測(cè)出出兩兩小小車車的的質(zhì)質(zhì)量量．．2．安安裝裝：：按按圖圖13－4－3將打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器固固定定在在光光滑滑長長木木板板的的一一端端，，把把紙紙帶帶穿穿過過打打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)器器，，連連在在小小車車的的后后面面，，在在兩兩小小車車的的碰碰撞撞端端分分別別裝裝上上撞撞針針和和橡橡皮皮泥泥．．3．實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)：：接接通通電電源源，，讓讓小小車車A運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，小小車車B靜止止，，兩兩車車碰碰撞撞時(shí)時(shí)撞撞針針插插入入橡橡皮皮泥泥中中，，把把兩兩小小車車連連接接成成一一體體運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)．．4．改改變變條條件件：：改改變變碰碰撞撞條條件件、、重重復(fù)復(fù)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)．．實(shí)驗(yàn)情景小車的碰撞端裝撞針與橡皮泥探究量質(zhì)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滾滾下下的的小小球球驗(yàn)驗(yàn)證證動(dòng)動(dòng)量量守守恒恒定定律律1．用天平平測(cè)出兩兩小球的的質(zhì)量m1、m2，并選定定質(zhì)量大大的小球球?yàn)槿肷渖湫∏颍?．按照?qǐng)D圖13－4－4所示安裝裝實(shí)驗(yàn)裝裝置．調(diào)調(diào)整固定定斜槽使使斜槽底底端水平平．圖13－4－43．白紙?jiān)谠谙?，?fù)復(fù)寫紙?jiān)谠谏锨以谠谶m當(dāng)位位置鋪放放好．記記下重垂垂線所指指的位置置O.4．不放被被撞小球球，讓入入射小球球從斜槽槽上某固固定高度度處自由由滾下，，重復(fù)10次．用圓圓規(guī)畫盡盡量小的的圓把所所有的小小球落點(diǎn)點(diǎn)圈在里里面．圓圓心P就是小球球落點(diǎn)的的平均位位置．5．把被撞撞小球放放在斜槽槽末端，，讓入射射小球從從斜槽同同一高度度自由滾滾下，使使它們發(fā)發(fā)生碰撞撞，重復(fù)復(fù)實(shí)驗(yàn)10次．用步步驟4的方法，，標(biāo)出碰碰后入射射小球落落點(diǎn)的平平均位置置M和被撞小小球落點(diǎn)點(diǎn)的平均均位置N.如圖13－4－5所示．圖13－4－5二、誤差差分析1．系統(tǒng)誤誤差：主主要來源源于裝置置本身是是否符合合要求，，即：(1)碰撞是否否為一維維碰撞．．(2)實(shí)驗(yàn)是否否滿足動(dòng)動(dòng)量守恒恒的條件件，如氣氣墊導(dǎo)軌軌是否水水平，兩兩球是否否等大，，長木板板實(shí)驗(yàn)是是否平衡衡掉摩擦擦力．2．偶然誤誤差：主主要來源源于質(zhì)量量m和速度v的測(cè)量．．3．改進(jìn)措措施：(1)設(shè)計(jì)方案案時(shí)應(yīng)保保證碰撞撞為一維維碰撞，，且盡量量滿足動(dòng)動(dòng)量守恒恒的條件件．(2)采取多次次測(cè)量求求平均值值的方法法減小偶偶然誤差差．三、注意意事項(xiàng)1．前提條條件：碰碰撞的兩兩物體應(yīng)應(yīng)保證“水平”和“正碰”．2．方案提提醒：(1)若利用氣氣墊導(dǎo)軌軌進(jìn)行實(shí)實(shí)驗(yàn)，調(diào)調(diào)整氣墊墊導(dǎo)軌時(shí)時(shí)，注意意利用水水平儀確確保導(dǎo)軌軌水平．．(2)若利用擺擺球進(jìn)行行實(shí)驗(yàn)，，兩小球球靜放時(shí)時(shí)球心應(yīng)應(yīng)在同一一水平線線上，且且剛好接接觸，擺擺線豎直直，將小小球拉起起后，兩兩條擺線線應(yīng)在同同一豎直直面內(nèi)．．(3)若利用長長木板進(jìn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，可在在長木板板下墊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應(yīng)應(yīng)注意：：①斜槽末末端的切切線必須須水平．．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須須從斜槽槽同一高高度由靜靜止釋放放．④選質(zhì)量量較大的的小球作作為入射射小球．．⑤實(shí)驗(yàn)過過程中實(shí)實(shí)驗(yàn)桌、、斜槽、、記錄的的白紙的的位置要要始終保保持不變變．3．探究結(jié)結(jié)論：尋尋找的不不變量必必須在各各種碰撞撞情況下下都不改改變．實(shí)驗(yàn)典例精析題型一用兩擺球碰撞驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律某同學(xué)利利用如圖圖13－4－6所示的裝裝置驗(yàn)證證動(dòng)量守守恒定律律，圖中中兩擺擺擺長相同同，懸掛掛于同一一高度，，A、B兩擺球均均很小，，質(zhì)量之之比為1∶2.當(dāng)兩擺均均處于自自由靜止止?fàn)顟B(tài)時(shí)時(shí)，其側(cè)側(cè)面剛好好接觸．．向右上上方拉動(dòng)動(dòng)B球使其擺線線伸直并與與豎直方向向成45°角，然后將將其由靜止止釋放．例1圖13－4－6結(jié)果觀察到到兩擺球粘粘在一起擺擺動(dòng)，且最最大擺角為為30°.若本實(shí)驗(yàn)允允許的最大大誤差為±4%，此實(shí)驗(yàn)是是否成功地地驗(yàn)證了動(dòng)動(dòng)量守恒定定律？【解析】設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別別為mA、mB，擺長為l，B球的初始高高度h1，碰撞前B球的速度為為vB.在不考慮擺擺線質(zhì)量的的情況下，，根據(jù)題意意及機(jī)械能能守恒定律律得h1＝l(1－cos45°)①【答案】見解析(2009年高考四川川卷)氣墊導(dǎo)軌(如圖13－4－7)工作時(shí)，空空氣從導(dǎo)軌軌表面的小小孔噴出，，在導(dǎo)軌表表面和滑塊塊內(nèi)表面之之間形成一一層薄薄的的空氣層，，使滑塊不不與導(dǎo)軌表表面直接接接觸，大大大減小了滑滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)的阻力．．為了驗(yàn)證證動(dòng)量守恒恒定律，在在水平氣墊墊導(dǎo)軌上放放置兩個(gè)質(zhì)質(zhì)量均為a的滑塊，每每個(gè)滑塊的的一端分別別與穿過打打點(diǎn)計(jì)時(shí)器器的紙帶相相連，兩個(gè)個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器所用電電源的頻率率均為b.氣墊導(dǎo)軌正正常工作后后，接通兩兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器的電電源，并讓讓兩滑塊以以不同的速速度相向運(yùn)運(yùn)動(dòng)，兩滑滑塊相碰后后粘在一起起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)．題型二用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律例2圖13－4－8為某次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)打出的點(diǎn)點(diǎn)跡清晰的的紙帶的一一部分，在在紙帶上以以同間隔的的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為為一段劃分分紙帶，用用刻度尺分分別量出其其長度為s1、s2和s3.若題中各物物理量的單單位均為國國際單位，，那么，碰碰撞前兩滑滑塊的動(dòng)量量大小分別別為________、________，兩滑塊的的總動(dòng)量大大