2018年高考物理一輪總復習 第1章 第4節(jié) 實驗探究 驗證動量守恒定律課件 魯科版選修3-5.ppt
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實驗探究:驗證動量守恒定律,1.基礎知識,2.典例剖析,3.跟蹤訓練,,,,選修3-5動量守恒波粒二相性原子結構與原子核,一、基礎知識,,1.基礎知識,1.實驗原理在一維碰撞中,測出物體的質量m和碰撞前后物體的速度v、v′,找出碰撞前的動量p=m1v1+m2v2及碰撞后的動量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前后動量是否守恒.2.實驗器材方案一:氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、重物、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等.方案二:帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等.方案三:光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥.方案四:斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙等.,,3.實驗步驟方案一:利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗(如圖所示)(1)測質量:用天平測出滑塊質量.(2)安裝:正確安裝好氣墊導軌.(3)實驗:接通電源,利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質量.②改變滑塊的初速度大小和方向).(4)驗證:一維碰撞中的動量守恒.,,方案二:利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗(如圖所示)(1)測質量:用天平測出兩小球的質量m1、m2.(2)安裝:把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來.(3)實驗:一個小球靜止,拉起另一個小球,放下時它們相碰.(4)測速度:可以測量小球被拉起的角度,從而算出碰撞前對應小球的速度,測量碰撞后小球擺起的角度,算出碰撞后對應小球的速度.(5)改變條件:改變碰撞條件,重復實驗.(6)驗證:一維碰撞中的動量守恒.,,方案三:在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗(如圖所示)(1)測質量:用天平測出兩小車的質量.(2)安裝:將打點計時器固定在光滑長木板的一端,把紙帶穿過打點計時器,連在小車的后面,在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥.(3)實驗:接通電源,讓小車A運動,小車B靜止,兩車碰撞時撞針插入橡皮泥中,把兩小車連接成一體運動.(4)測速度:通過紙帶上兩計數(shù)點間的距離及時間由v=Δx/Δt算出速度.(5)改變條件:改變碰撞條件,重復實驗.(6)驗證:一維碰撞中的動量守恒.,,方案四:利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律(如圖所示)(1)測質量:用天平測出兩小球的質量,并選定質量大的小球為入射小球.(2)安裝:按照圖所示安裝實驗裝置.調整固定斜槽使斜槽底端水平.(3)鋪紙:白紙在下,復寫紙在上且在適當位置鋪放好.記下重垂線所指的位置O.(4)放球找點:不放被撞小球,每次讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下,重復10次.用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面.圓心P就是小球落點的平均位置.,,(5)碰撞找點:把被撞小球放在斜槽末端,每次讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復實驗10次.用步驟4的方法,標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均位置N.如圖所示.(6)驗證:連接ON,測量線段OP、OM、ON的長度.將測量數(shù)據(jù)填入表中.最后代入m1OP=m1OM+m2ON,看在誤差允許的范圍內是否成立.(7)結束:整理好實驗器材放回原處.,,4.數(shù)據(jù)處理,,5.注意事項,,,二、典例剖析,2.典例剖析,,,轉解析,,轉原題,①用氣墊導軌實驗時,要利用水平儀確定導軌水平.②用擺球實驗時,兩靜止小球球心應在同一水平線上,且剛好接觸,擺線豎直;將小球拉起后,兩條擺線在同一豎直面內.③用長木板實驗時,應平衡長木板與滑塊間的摩擦力.④利用斜槽小球碰撞應注意:A.斜槽末端的切線必須水平;B.入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放;C.選質量較大的小球作為入射小球;D.實驗中實驗桌、斜槽、記錄的白紙位置始終保持不變.,,,,轉解析,,轉原題,,三、跟蹤訓練,3.跟蹤訓練,,【備選】某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的不變量”的實驗,氣墊導軌裝置如圖甲所示,所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成.在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔,向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣,壓縮空氣會從小孔中噴出,使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上,這樣就大大減小了因滑塊和導軌之間的摩擦而引起的誤差.,點擊右框內容放大,,,(2)已知打點計時器每隔0.02s打一個點,計算可知,兩滑塊相互作用前質量與速度的乘積之和為____________kgm/s;兩滑塊相互作用以后質量與速度的乘積之和為________kgm/s(保留三位有效數(shù)字).,(3)試說明(2)問中兩結果不完全相等的主要原因是:_________________________________.,0.620,0.618,(1)分清紙帶上所打的點的意思不同.哪段反映滑塊碰前勻速運動過程?哪段反映碰撞過程?哪段反映碰后滑塊的運動過程?再根據(jù)公式計算滑塊的對應速度。,審題析疑,(2)由于紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦,使滑塊在滑動過程中速度減小.從而總動量比碰前減小.,紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦,轉解析,加速啟動,碰前勻速狀態(tài),碰后勻速狀態(tài),,,轉原題,,,【備選】如圖,用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系.(1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的,但是,可以通過僅測量________(填選項前的符號),間接地解決這個問題.A.小球開始釋放高度hB.小球拋出點距地面的高度HC.小球做平拋運動的射程,C,小球離開軌道后做平拋運動的高度都相同,下落時間也相同.則v=H/t可用平拋運動的水平射程來表示.,,,,,本實驗要驗證的是m1OM+m2ON=m1OP,因此只要測量兩個小球的質量m1和m2以及它們的水平射程OM和ON.而要確定水平射程,應先分別確定兩個小球落地的平均落點.,審題析疑,(2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影.實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP.然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復.接下來要完成的必要步驟是________.(填選項前的符號)A.用天平測量兩個小球的質量m1、m2B.測量小球m1開始釋放高度hC.測量拋出點距地面的高度HD.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE.測量平拋射程OM、ON,ADE,,,(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為:_________________________(用(2)中測量的量表示).,m1OM+m2ON=m1OP,(4)經(jīng)測定,m1=45.0g,m2=7.5g,小球落地點的平均位置距O點的距離如下圖所示.碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1′,則p1∶p1′=________∶11;若碰撞結束時m2的動量為p2′,則p1′∶p2′=11∶________.,審題析疑,,14,2.9,1.01,轉解析,轉原題,,,【備選】在做“驗證動量守恒定律”實驗時,入射球a的質量為m1,被碰球b的質量為m2,小球的半徑為r,各小球的落地點如圖所示,下列關于這個實驗的說法正確的是().A.入射球與被碰球最好采用大小相同、質量相等的小球B.讓入射球與被碰球連續(xù)10次相碰,每次都要使入射小球從斜槽上不同的位置滾下C.要驗證的表達式是m1ON=m1OM+m2OPD.要驗證的表達式是m1OP=m1OM+m2ONE.要驗證的表達式是m1(OP-2r)=m1(OM-2r)+m2ON,,轉解析,,解析在此裝置中,應使入射球的質量大于被碰球的質量,防止入射球反彈或靜止,故A錯;入射球每次必須從斜槽的同一位置由靜止?jié)L下,保證每次碰撞都具有相同的初動量,故B錯;兩球做平拋運動時都具有相同的起點,故應驗證的關系式為:m1OP=m1OM+m2ON,D對,C、E錯.答案D,轉原題,,- 配套講稿:
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