浙江专版2019版高考物理大一轮复习第十二章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核实验19探究碰撞中的不变量学案

1、实验19探索碰撞中的不变量(附加测试)【教学大纲解读】(1)尝试设计实验方案，了解实验所需的物理量和设备。(2)根据不同的实验方案设计实验记录表，正确收集和记录数据。(3)分析实验数据，得出实验结论。实验原理在一维碰撞中，测量物体的质量m和碰撞前后的速度v，v，并求出碰撞前后的动量p=m1v1 m2v2，看看碰撞前后动量是否守恒。实验设备方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、砝码、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶带、撞针、橡皮泥等。方案二：细线摆球(两套)、铁架、天平、量角器、绘图纸、胶带等。方案三：光滑的长木板、点计时器、纸带、手推车(两个)、天平、撞针和橡皮泥。方案4:滑槽、两个球

2、、天平、复写纸、白纸等。实验步骤方案一：用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图)1.质量测量：用天平测量滑块的质量。2.安装：正确安装气垫导轨。3.实验：打开电源，用配套的光电计时装置(改变滑块的质量)测量两个滑块在不同条件下碰撞前后的速度。改变滑块的初始速度和方向)。4.验证：一维碰撞中的动量守恒。方案二：用等长的吊线吊起等尺寸的球，完成一维碰撞实验(如图)1.质量测量：用天平测量两个球的质量m1和m2。2.安装：用等长的吊线吊两个大小相等的球。3.实验：一个球静止不动，另一个球被拉起，它们被放下后碰撞。4.速度测量：可以测量球被拉起的角度来计算相应球在碰撞前的速度，也可以测量球在碰撞后的摆角来计

3、算相应球在碰撞后的速度。5.改变条件：改变碰撞条件，重复实验。6.验证：一维碰撞中的动量守恒。方案三：两辆车在光滑的桌面上碰撞，完成一维碰撞实验(如图)1.质量测量：用天平测量两辆车的质量。2.安装：将计时器固定在光滑的长木板的一端，并用纸带穿过计数器计时器连接在小车的后部，撞针和橡皮泥分别安装在两个小车的碰撞端。3.实验：打开电源，让小车甲移动，小车乙静止不动。当两辆车相撞时，撞针插入橡皮泥中，两辆车连在一起作为一个整体移动。4.速度测量：从v=通过纸带上两个计数点之间的距离和时间计算速度。5.改变条件：改变碰撞条件，重复实验。6.验证：一维碰撞中的动量守恒。数据处理1.速度测量方案1:滑块

4、速度的测量：v=，其中 x为滑块挡光板的宽度(在仪器手册中给出，也可以直接测量)， t为滑块(挡光板)通过数字定时器显示的光电门的时间。方案二：挥球速度的测量：v=，其中h为球被释放时(或碰撞后挥杆时)的高度，h可用标尺测量(或用量角器和挥杆长度计算)。方案三：小车速度的测量：v=，其中 x是纸带上两个计数点之间的距离，可以用标尺测量， t是小车通过 x的时间，可以从打点间隔计算出来。2.验证表达式方案1、2和3: m1v1 m2v2=m1v1 m2v2 。有关注意事项1.先决条件两个碰撞物体应该是“水平”和“正碰撞”。2.节目提醒(1)如果气垫导轨用于实验，在调整气垫导轨时，注意使用液位计来

5、保证导轨水平。(2)如果使用摆锤球进行实验，当两个球静止时，球的中心应在同一条水平线上，并保持接触，球的中心应在同一条水平线上3.探索结论在各种碰撞条件下，所寻求的不变量不能改变。试验原理和试验场地1的操作1.(多选)在使用点计时器探索碰撞不变量的实验中，以下操作是正确的()A.两辆车的相互作用，一辆用撞针，一辆用橡皮泥，就是要改变两辆车的质量B.两辆相互作用的汽车，一辆装有撞针，另一辆装有橡皮泥，被设计成在碰撞后使两辆汽车粘在一起C.首先打开点计时器的电源，然后松开拖动纸带的小车d .首先松开拖动纸带的小车，然后打开点计时器的电源分析改变汽车的质量可以增加重量，安装撞针和橡皮泥，这是为了使两

6、辆汽车碰撞后粘在一起，有一个共同的速度，选项甲是错误的，选项乙是正确的；点计时器的使用原理是先打开电源，然后松开纸带。选项C是正确的，选项D是错误的。回答BC2.在“验证动量守恒定律”的实验中，入射球A的质量为m1，接触球B的质量为m2，小球的半径为R，每个球的落点如图所示。以下关于这个实验的陈述是正确的()A.对于入射球和触球，最好使用大小相同、质量相同的小球B.让入球与触球连续碰撞10次，每次都使入球从滑槽的不同位置滚下C.要验证的表达式是m1on=m1ON=m1OM+m2OPD.要验证的表达式是m1op=m1OP=m1OM+m2ON分析认为，在该装置中，入射球的质量应大于触球的质量，以防

7、止入射球反弹或静止不动，因此A是错误的；每次入射球必须从滑槽的相同位置滚下，以确保每次碰撞都有相同的初始动量，所以b是错误的；做水平投掷时，两个球的起点相同，所以要验证的公式是：M1OP=m1OP=m1OM+m2ON，D正确，C错误。答案D3.(湖州模拟，2017)一位同学用图中所示的装置验证了动量守恒定律，用一根细导线将球1挂在0点，使球1的中心到挂点0的距离为1，并将触球2放在一个光滑的水平台上。小球1从右侧点A(OA和垂直方向之间的角度为)从静止位置释放，当它到达最低点时，它刚好与小球2碰撞。碰撞后，小球1继续向左移动到C位置，小球2落在水平地面上到距离桌面边缘水平距离为S的D点。(1)

8、在实验中测量了上述物理量中的、L和S。为了验证两个球碰撞过程中的动量守恒，需要测量的物理量是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)请用测得的物理量结合已知的物理量来表示动量P1=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。P1=_ _ _ _ _ _ _ _；p2=_ _ _ _ _ _ _ _p2=_ _ _ _ _ _ _

9、 _ .小球1撞击前后的速度根据机械能守恒定律解析计算，小球2撞击后的速度根据平抛运动定律计算。最后，根据p=mv计算每个动量值。回答(1)球1的质量m1，球2的质量m2，桌面高度H，角度(2)m1 0在OC和OB之间4.“在碰撞中探索不变量”的实验也可以用图中所示的装置来完成。(1)如果实验中选择的甲乙球半径相同，为了使甲乙球在一个维度上发生碰撞， 两个球的悬挂线长度应为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(2)如果A球和B

10、球的半径不同，用这种装置能完成实验吗？如果你认为可以，请解释如何调整。分析(1)为了确保一维碰撞，碰撞点应与两个球在同一条水平线上，因此两个球的悬线长度相等，O1和O2之间的距离等于球的直径。(2)如果两个球的半径不相等，实验可以是c在分析选项A中，如果导轨不是水平的，小车的速度将受到重力分量的影响，这将导致实验误差；在选项B中，挡光板的倾斜将导致挡光板的宽度不等于挡光阶段通过的汽车的位移，这将导致计算速度的误差，而在C和D中，查询不会导致误差。回答AB2.一个同学设计了一个实验，用电磁打点计时器来验证动量守恒定律：一个橡皮泥粘在小车A的前端，推动小车A匀速直线运动，然后与仍在前面的小车B相撞

11、，粘在一起，继续匀速直线运动。他设计的装置如图一所示。纸带连接在小车甲的背面。电磁敲击计时器使用的电源频率为50赫兹，木屑放在长木板下以平衡摩擦。(1)如果已经按照图B所示测量了点纸带，并且测量了每个计数点之间的距离(在图上标出)，则应选择_ _ _ _ _ _ _ _ _来计算碰撞前的速度。应选择第_ _ _ _ _ _ _ _节计算碰撞后甲乙双方的共同速度(选择“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)。(2)甲车实测质量为马=0.4公斤，乙车质量为马=0.2公斤。根据上述测量结果，碰撞前mava=_ _ _ _ _ _ _ KGM/秒；(毫安)v碰撞后=_ _ _ _ _ _ _ _ KG

12、M/秒.由此得出的结论是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

13、_ _ _ _ _ _ _ _ _ .(本主题的计算结果都保留了三个重要数字)分析(1)打靶前小车匀速直线运动，纸带上的点应均匀分布，因此打靶前应选择BC段计算速度。撞击到光盘部分的点从稀疏变为密集，可以看到两辆车在光盘部分A和B相互碰撞.碰撞后，甲和乙以均匀的速度沿直线运动，因此冲压点的间距均匀，因此应选择截面DE来计算碰撞后的速度。(2)碰撞前：va=m/s=1.050米/秒。碰撞后：va=VB=Vtotal=m/s=0.695米/秒。碰撞前蓝色=0 . 41 . 05 KGM/秒=0.420 KGM/秒碰撞后：(毫安)伏=0.600.695 KGM/秒=0.417 KGM/秒因为0.42

14、00.417结论是，在一维碰撞过程中，两个物体的速度和质量的乘积之和在允许的误差范围内保持不变。答案(1)BC DE (2)0.420 0.417可以在分析中找到3.(金华仿真，2017)在一个实验中，一个同学选择了两个形状相同的硬球。球甲质量较大，球乙质量较小。同学们发现，如果用A球撞击水平面上原来静止的B球，撞击后A和B都会向前移动；如果你用乙球击打先前静止的甲球，甲球将向前移动，乙球将向后移动。为了探索碰撞中的不变量，学生计划实验如图所示的圆弧槽。在实验中，球M和N被放置在垂直平面中的半圆形玻璃轨道内(轨道半径比球半径大得多)。现在，让球M从静止状态释放到与中心o相同的高度，并与底部的静

15、态球N正面碰撞。(1)在实验中，如果实验室中有四个球如下：(1)半径为r的玻璃球；半径为2r的玻璃球；半径为1.5r的钢球；半径为2r的钢球。为方便测量，该同学应选择_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填写数字)(2)实验中不可测量的物理量为_ _ _ _ _ _。(1)球m的质量m1和球n

16、的质量m2；圆弧轨迹的半径r；球M碰撞后上升的最高点与O点连线之间的夹角 1偏离垂直方向；碰撞后球N上升的最高点与O点连线之间的夹角2偏离垂直方向。(3)表示不变量的方程4.一位同学使用图A所示的装置，通过具有相同半径的A球和B球的碰撞，验证了mv的矢量和在碰撞中是守恒的。在图中，PQ是一个斜槽，QR是一个水平斜槽。在实验中，球A开始从静止的滑槽上的固定位置G滚下，落在水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点。然后，将球B放在靠近凹槽末端的水平凹槽上，让球A仍然从静止位置g滚下。球A和球B碰撞后，球A和球B会在记录纸上留下自己的落点标记。重复此操作10次。在图a中，点

17、O是记录纸上水平凹槽末端r的垂直投影点，球b落点的轨迹如图b所示，其中仪表刻度水平放置，放置方向平行于g、r和O所在的平面，仪表刻度的零点与点O对齐.(1)球b碰撞后的水平范围应为_ _ _ _ _ _厘米；(2)在下列选项中，哪些是在本实验中必须进行的测量(填写选项编号)。A.当球b没有放在水平凹槽上时，测量从球a下落点到o点的距离。B.在甲球和乙球碰撞后，测量从甲球和乙球的位置到O点的距离C.测量球a和球b的质量(或两个球的质量比)D.测量g点相对于水平凹槽表面的高度(3)在实验中，关于入射球在斜道上的释放点对实验的影响的说法是正确的()A.释放点越低，球的阻力越小，入射球的速度越小，误差越小B.释放点越低，两个球撞击后的水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两个球的速度测量越准确C.释放点越高，