【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 大纲人教版.ppt

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 改变滑块的质量 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 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 2 2 验证动量守恒 方案三 用打点计时器和小车的碰撞验证动量守恒定律 图13 4 3 实验操作 1 测质量 用天平测出两小车的质量 2 安装 按图13 4 3将打点计时器固定在光滑长木板的一端 把纸带穿过打点计时器 连在小车的后面 在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥 3 实验 接通电源 让小车a运动 小车b静止 两车碰撞时撞针插入橡皮泥中 把两小车连接成一体运动 4 改变条件 改变碰撞条件 重复实验 方案四 利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律1 用天平测出两小球的质量m1 m2 并选定质量大的小球为入射小球 2 按照图13 4 4所示安装实验装置 调整固定斜槽使斜槽底端水平 图13 4 4 3 白纸在下 复写纸在上且在适当位置铺放好 记下重垂线所指的位置o 4 不放被撞小球 让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下 重复10次 用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面 圆心p就是小球落点的平均位置 5 把被撞小球放在斜槽末端 让入射小球从斜槽同一高度自由滚下 使它们发生碰撞 重复实验10次 用步骤4的方法 标出碰后入射小球落点的平均位置m和被撞小球落点的平均位置n 如图13 4 5所示 图13 4 5 二 误差分析1 系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求 即 1 碰撞是否为一维碰撞 2 实验是否满足动量守恒的条件 如气垫导轨是否水平 两球是否等大 长木板实验是否平衡掉摩擦力 2 偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量 3 改进措施 1 设计方案时应保证碰撞为一维碰撞 且尽量满足动量守恒的条件 2 采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差 三 注意事项1 前提条件 碰撞的两物体应保证 水平 和 正碰 2 方案提醒 1 若利用气垫导轨进行实验 调整气垫导轨时 注意利用水平仪确保导轨水平 2 若利用摆球进行实验 两小球静放时球心应在同一水平线上 且刚好接触 摆线竖直 将小球拉起后 两条摆线应在同一竖直面内 3 若利用长木板进行实验 可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力 4 若利用斜槽小球碰撞应注意 斜槽末端的切线必须水平 把被碰小球放在斜槽末端 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 实验过程中实验桌 斜槽 记录的白纸的位置要始终保持不变 3 探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变 实验典例精析 某同学利用如图13 4 6所示的装置验证动量守恒定律 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 图13 4 6 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动量守恒定律 解析 设摆球a b的质量分别为ma mb 摆长为l b球的初始高度h1 碰撞前b球的速度为vb 在不考虑摆线质量的情况下 根据题意及机械能守恒定律得h1 l 1 cos45 答案 见解析 2009年高考四川卷 气垫导轨 如图13 4 7 工作时 空气从导轨表面的小孔喷出 在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层 使滑块不与导轨表面直接接触 大大减小了滑块运动时的阻力 为了验证动量守恒定律 在水平气垫导轨上放置两个质量均为a的滑块 每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连 两个打点计时器所用电源的频率均为b 气垫导轨正常工作后 接通两个打点计时器的电源 并让两滑块以不同的速度相向运动 两滑块相碰后粘在一起继续运动 图13 4 8为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分 在纸带上以同间隔的6个连续点为一段划分纸带 用刻度尺分别量出其长度为s1 s2和s3 若题中各物理量的单位均为国际单位 那么 碰撞前两滑块的动量大