高二《碰撞及其动量守恒实验》

1、学生姓名 曹翊 年级 高二 授课时间 2013-5-01 教师姓名 胡梦莎 课时 2课时教学课题碰撞及其动量守恒教学目标用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题重点难点对各种碰撞问题的理解验证动量守恒定律实验【实验原理】一个质量较大的小球从斜槽滚下来，跟放在斜槽前边小支柱上另一质量较小的球发生碰撞后两小球都做平抛运动。由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，这样如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只要分别测出两小球的质量m1、m2，和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及入射小球与被碰小球碰撞后在空中飞出的水平距离s

2、1和s2，若m1s1在实验误差允许范围内与m1s1+m2s2相等，就验证了两小球碰撞前后总动量守恒。【实验器材】碰撞实验器（斜槽、重锤线），两个半径相等而质量不等的小球，白纸，复写纸，天平和砝码，刻度尺，游标卡尺（选用），圆规。【实验步骤】（1）用天平测出两个小球的质量m1、m2。（2）安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，并使斜槽末端点的切线水平。（3）在水平地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸。（4）在白纸上记下重锤线所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置。（5）先不放被碰小球，让入射球从斜槽上同一高度处由静止开始滚下，重复10次，用圆规作尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射球不碰

3、时的落地点的平均位置P。（6）把被碰球放在小支柱上，调节装置使两小球相碰时处于同一水平高度，确保入射球运动到轨道出口端时恰好与靶球接触而发生正碰。（7）再让入射小球从同一高度处由静止开始滚下，使两球发生正碰，重复10次，仿步骤5求出入射小球的落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N。（8）过O、N作一直线，取OO=2r（可用游标卡尺测出一个小球的直径，也可用刻度尺测出紧靠在一起的两小球球心间的距离），O就是被碰小球碰撞时的球心竖直投影位置。（9）用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。（10）分别算出m1与m1+m2的值，看m1与m1+m2在实验误差允许的范围内是否相等。【注意事项】（1）应

4、使入射小球的质量大于被碰小球的质量。（2）要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，小支柱与槽口间距离使其等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上。（3）每次入射小球从槽上相同位置由静止滚下，可在斜槽上适当高度处固定一档板，使小球靠着挡板，然后释放小球。（4）白纸铺好后不能移动。M P N 图13-6【例题1】某同学用图13-5所示的(a)图装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞中的守恒量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹

5、，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图(a)中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图135所示的图(b)，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐 图13-5（1）从图（b）可以测出碰撞后B球的水平射程应取为 cm.（2）在以下选项中，_ 是本次实验必须进行的测量（填选项号）. A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离OPB.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离OMC.测量A球或B球的直径D.测量A球和B球的质量（

6、或两球质量之比）E.测量G点相对于水平槽面的高度提高练习：1在“验证动量守恒定律”的实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中，正确的是 ()A释放点越低，小球受阻力越小，入射小球的入射速度越小，误差越小B释放点越高，两球碰后水平位移越大，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C释放点越高，两球相碰时相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，水平槽对被碰小球的阻力越小2在做“验证动量守恒定律”的实验中，实验必须要求的条件是 ()A斜槽轨道必须是光滑的 B斜槽轨道末端的切线是水平的C入射球每次都要从同一高度由静止滚下

7、D碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行3某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图实76所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察木块的运动情况，进行必要的测量，验证木块间相互作用时动量守恒 (1)该同学还必须有的器材是_. 图实76(2)需要直接测量的数据是_(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是_4在实验室里为了验证动量守恒定律，一般采用如图实77甲、乙所示的两种装置：图实77(1)若入射小球质量为m1，半径为r1；被碰小球质量为m2，半径为r2，则 ()Am1m2，r1r2Bm1m2，r1r2Cm1m2，r1r2 Dm1m2，r1r2

8、(2)若采用图乙所示装置进行实验，以下所提供的测量工具中必需的是_A直尺B游标卡尺C天平D弹簧测力计E秒表(3)设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则在用图甲所示装置进行实验时(P为碰前入射小球落点的平均位置)，所得“验证动量守恒定律”的结论为_(用装置图中的字母表示)5某同学用图实710所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端静止放置，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次 图实710(1)本实验

9、必须测量的物理量有_； A斜槽轨道末端到水平地面的高度H B小球a、b的质量ma、mbC小球a、b的半径rD小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间tE记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OCFa球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h(2)根据实验要求，ma_mb(填“大于”、“小于”或“等于”)；(3)放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？(不必作分析)_； 图实711(4)为测定未放小球b时，小球a落点的平均位置，把刻度尺的零刻度线跟记录纸上的O点对齐，图实711给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为_ cm； (5

10、)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是_过关练习：一、选择题1甲球与乙球相碰，甲球的速度减少5m/s，乙球的速度增加了3m/s，则甲、乙两球质量之比m甲m乙是 （ ）A21 B35 C53 D123光滑水平面上停有一平板小车，小车上站有两人，由于两人朝同一方向跳离小车，而使小车获得一定速度，则下面说法正确的是（ ）A两人同时相对于地以2m/s的速度跳离，比两人先后相对于地以2m/s的速度跳离使小车获得速度要大些B两人同时相对于地以2m/s的速度跳离与两人先后相对于地以2m/s的速度跳离两种情况下，小车获得的速度是相同的C两人同时相对于车以2m/s的速度跳离，比两人先后相对于车以2m/s的速度

11、跳离，使小车获得的速度要大些D两人同时相对于车以2m/s的速度跳离，比两人先后相对于车以2m/s的速度跳离，使小车获得的速度要小些4A、B两球在光滑水平面上相向运动，两球相碰后有一球停止运动，则下述说法中正确的是（ ）A若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量B若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量C若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量D若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量5在光滑水平面上有A、B两球，其动量大小分别为10kgm/s与15kgm/s，方向均为向东，A球在B球后，当A球追上B球后，两球相碰，则相碰以后，A、B两球的动量可能

12、分别为（ ）A10kgm/s，15kgm/s B8kgm/s，17kgm/sC12kgm/s，13kgm/s D-10kgm/s，35kgm/s6分析下列情况中系统的动量是否守恒（ ）A如图2所示，小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，对人与车组成的系统B子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统(如图3)C子弹射入紧靠墙角的木块中，对子弹与木块组成的系统D斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时7一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲乙两个人背靠站在车的中央，当两人同时向相反方向行走，如甲向小车左端走，乙向小车右端走，发现小车向右运动，则（ ）A若两人质量相等，则必定v甲v乙 B若两人

13、的质量相等，则必定v甲v乙C若两人的速度相等，则必定m甲m乙 D若两人的速度相等，则必定m甲m乙8质量为M的原子核，原来处于静止状态，当它以速度V放出一个质量为m的粒子时，剩余部分的速度为 （ ）AmV/(M-m) B-mV/(Mm) CmV/(M+m) D-mV/(Mm)9如图4所示，光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，若以两车及弹簧组成系统，则下列说法中正确的是（ ）A两手同时放开后，系统总量始终为零 B先放开左手，后放开右手后动量不守恒C先放开左手，后放开右手，总动量向左D无论何时放手，只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统

14、的总动量不一定为零10质量分别为mA和mB的人，站在停于水平光滑的冰面上的冰车C上，当此二人作相向运动时，设A的运动方向为正，则关于冰车的运动下列说法中正确的是（ ）A如果vAvB，则车运动方向跟B的方向相同 B如果vAvB，则车运动方向跟B的方向相反C如果vAvB，则车保持静止 D如果mAvAmBvB，则车运动方向跟B的方向相同11A、B两个相互作用的物体，在相互作用的过程中合外力为0，则下述说法中正确的是（ ）AA的动量变大，B的动量一定变大 BA的动量变大，B的动量一定变小CA与B的动量变化相等 DA与B受到的冲量大小相等12船静止在水中，若水的阻力不计，当先后以相对地面相等的速率，分别

15、从船头与船尾水平抛出两个质量相等的物体，抛出时两物体的速度方向相反，则两物体抛出以后，船的状态是（ ）A仍保持静止状态 B船向前运动 C船向后运动 D无法判断13如图5所示，在光滑水平面上有一静止的小车，用线系一小球，将球拉开后放开，球放开时小车保持静止状态，当小球落下以后与固定在小车上的油泥沾在一起，则从此以后，关于小车的运动状态是（ ）A静止不动B向右运动C向左运动D无法判断14小车静止在光滑的水平面上，A、B二人分别站在车的左、右两端，A、B二人同时相向运动，此时小车向左运动，下述情况可能是（ ）AA、B质量相等，速率相等 BA、B质量相等，A的速度小CA、B速率相等，A的质量大 DA、

16、B速率相等，B的质量大二、填空题 15如图6所示，A、B两物体的质量分别为3kg与1kg，相互作用后沿同一直线运动，它们的位移-时间图像如图6所示,则A物体在相互作用前后的动量变化是_kgm/s，B物体在相互作用前后的动量变化是_kgm/s，相互作用前后A、B系统的总动量_。16在光滑的水平面上有A、B两辆质量均为m的小车，保持静止状态，A车上站着一个质量为m/2的人，当人从A车跳到B车上，并与B车保持相对静止，则A车与B车速度大小比等于_，A车与B车动量大小比等于_。17一质量为0.1kg的小球从0.80m高处自由下落到一厚软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了0.20s，则这段时间内软垫对小球的冲量为_。(取g=10m/s2，不计空气阻力)18沿水平方向飞行的手榴弹，它的速度是20m/s，在空中爆炸后分裂成1kg和0.5kg的那两部分。其中0.5kg的那部分以10m/s的速度与原速反向运动，则另一部分此时的速度大小为_，方向_。三、计算题 19