高考物理一轮复习知识点总结课件第十六章1实验探究碰撞中的不变量人教

1、第十六章,动量守恒定律,1,实验：探究碰撞中的不变量,知识点 1 实验的基本思路 1一维碰撞 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运,动，这种碰撞叫做_,一维碰撞,2追寻不变量 (1)在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为 m1 、 m2，碰撞前的速度分别为 v1、v2，碰撞后的速度分别为 v1、 v2.依次研究以下关系式是否成立 _； _；,m1v1m2v2m1v1m2v2,(2)不变量的特点：在各种碰撞的情况下都不改变,_.,3碰撞的其他情形,(1)两个质量相同的物体相碰撞,(2)两个质量相差悬殊的物体相碰撞,(3)两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞 (4)一个运动物体

2、与一个静止物体相碰撞,(5)两个物体碰后可能分开，也可能黏在一起不再分开,知识点 2 实验案例 方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞 (1)质量的测量：用天平测量,计时器测出的滑块经过光电门的时间 (3)不同碰撞情况的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、 胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物 的方法改变碰撞物体的质量,方案二：利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞 (1)质量的测量：用天平测量,(2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰 撞前对应小球的速度；测量碰撞后小球摆起的角度，从而算出 碰撞后对应小球的速度,(3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布等方法增大两球碰撞时

3、,的能量损失,方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一 维碰撞 (1)质量的测量：用天平测量,知识点 3 实验操作和实验结论 1器材,方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、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,2.操作过程,不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，,参考步骤如下：,(1)用天平测相关质量； (2)安装实验装置；,(3)使物体发生碰撞；,(4)测量或读出相关物理量，计算有关速度； (5)改变碰撞条

4、件，重复步骤(3)、(4)； (6)整理器材，结束实验；,(7)进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量,3.注意事项,(1)保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同,一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动,(2)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,(3)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,(4)碰撞有很多情形我们寻找的不变量必须在各种碰撞情,况下都不改变才符合要求,4误差分析,(1)碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实,验方案时应保证碰撞为一维碰撞,(2)

5、碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影响是带来误差的又 一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免碰撞时除相互作 用力外的其他力影响物体速度,5实验结论,通过实验数据分析可得 m1v1m2v2m1v1m2v2，即,在碰撞过程中不变量为 mv.,【例题】图 1611 研究的是碰撞过程，将打点计时器固 定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后 面让小车 A 运动，小车 B 静止在两小车的碰撞端分别装上 撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成 一体,图 1611,(1)除研究打点计时器打下的纸带外，还需要测量的量是 _ (2)如果打点计时器的电源周期为 T，碰撞前 6 个点之

6、间的 距离为 s1，碰撞后 6 个点之间的距离为 s2，则碰撞前 A 的速度 为_，碰撞后 A、B 的速度为_ (3)本实验测速度的过程中引进的误差来源是_,_.,答案：见解析,1(河源 2012 届高三质检)我们可以用带竖直挡板 C、D 的 气垫导轨以及滑块 A、B 来做探究碰撞中的不变量的实验，实 验装置如图 1612 所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验 步骤如下：,图 1612,a用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、mB； b调整气垫导轨，使导轨处于水平；,c在滑块 A、滑块 B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动,卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；,d用刻度尺测出滑块 A 的左端

7、至板 C 的距离 L1.,e按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A、B 运动时 间的计时器开始工作当滑块 A、B 分别碰撞挡板 C、D 时停止 计时，记下滑块 A、B 分别到达挡板 C、D 的运动时间 t1 和 t2.,(1)实验中还应测量的物理量是_,_.,滑块 B 的右端至 D 板的,(2)利用上述测量的实验数据，验证作用前后质量与速度乘 质量与速度的积在误差允许范围内相等，但大小并不完全相等， 产生误差的原因_,距离 L2,阻力或气垫导轨不水平等,积的表达式是_，由此公式算得的A、B两滑块的,题型 1,巧用碰撞中的不变量解决相关问题,【例题】在气垫导轨上有两个滑块 A、B，质量分别为

8、m1 和 m2，已知它们碰后的速度分别为 v1和 v2，A 滑块碰前的,速度为 v1，则 B 滑块碰前的速度为(,),答案：D 规律总结：当两个物体发生一维碰撞时，碰撞前后物体质 量与速度的乘积之和不变，即 m1v1 m2v2m1v1m2v2， 应用本规律解决问题时，关键是要准确找出碰撞前后两个状态 所包含的物理量.,1(潮州 2012 届高三模拟)A、B 两滑块在同一光滑的水平 导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短)，用闪光相机照相， 闪光 4 次摄得的闪光照片如图 1613 所示，已知闪光的时间 间隔为t，而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，A、 B 两滑块均在 080 cm 刻度

9、范围内，且第一次闪光时，滑块 A 恰好通过 x55 cm 处，滑块 B 恰好通过 x70 cm 处，问：,图 1613,(1)碰撞发生在何处？,(2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间？,解：(1)根据分析可判定：碰撞发生在第 1、2 次闪光时刻,之间，碰撞后 B 静止，故碰撞发生在 x60 cm 处,(2)碰撞后 A 向左做匀速直线运动，设其速度为 vA，所以,vAt20 cm,题型 2,实验数据的处理,【例题】一水平光滑桌面上有 A、B 两小车，质量分别是 0.6 kg 和 0.2 kg.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

10、器打下的纸带如图 1614 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？ 图 1614,答案：mv 在碰撞前后相等,规律总结：速度是矢量，在探究过程，必须考虑它的方向. 一维碰撞中，规定一个正方向，与它相同的记为正，相反为负. 在猜测不变量时，所研究的必须是一维各种情况下都不变的量， 验证时应不断改变条件，使尽可能多的情况得到验证.,2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 A 的前端黏有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动， 然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并黏合成一体，继续做匀速直线 运动他设计的具体装置如图 1615 所示在小车 A 后连着纸带， 电磁打点计时器电源频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩 擦力,图 1615,(1)若已得到打点纸带如图 1616 所示，并将测得的各 计数点间距离标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选_ 段来计算 A 的碰前速度，应选_段来计算 A 和 B 碰后的共同,速度(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”),BC,DE,图 1616 (2)已测得小车 A 的质量 mA0.40 kg，小车 B 的质量 mB 0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前 mAvAmBvB_ kgm/s；