浙江省高考物理《选考总复习》配套文档：第十二章实验19探究碰撞中的不变量Word版含解析.docxVIP

[考试标准]知识内容必考要求加试要求实验19：探究碰撞中的不变量√1．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量和碰撞前、后物体的速度，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．2．实验器材斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白纸、圆规等．3．实验步骤(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．(2)按照实验原理图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．(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小球所有的落点都圈在里面．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.如实验原理图乙所示．(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1＝m1＋m2，看在误差允许的范围内是否成立．(7)整理好实验器材放回原处．(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．1．数据处理验证表达式：m1·＝m1·＋m2·2．注意事项(1)斜槽末端的切线必须水平；(2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；(3)选质量较大的小球作为入射小球；(4)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．命题点一　教材原型实验例1　某同学用如图1装置做“探究碰撞中的不变量”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上，重复10次．图1图2(1)本实验必须测量的物理量有________；A．斜槽轨道末端到水平地面的高度HB．小球a、b的质量ma、mbC．a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差hD．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、、(2)放上被碰小球后，两小球碰后是否同时落地？______(填“是”或“不是”)；如果不是同时落地，对实验结果有没有影响？______(填“有”或“无”)；(3)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，如图2所示给出了小球a落点附近的情况，由图可得OB距离应为______cm；(4)按照本实验方法，验证动量守恒的验证式是__________________．(用测量的物理量表示)解析　(1)要验证动量守恒，就需要知道碰撞前后的动量，所以要测量两个小球的质量及碰撞前后小球的速度，碰撞前后小球都做平抛运动，速度可以用水平位移代替．所以需要测量的量为：小球a、b的质量ma、mb，记录纸上O点到A、B、C各点的距离、、，故选B、E.(2)b球被碰飞出后，a球还要在水平段运动，因此，b球先落地，但由于两球平抛运动时间相同，故不影响实验结果．(3)小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，都做平抛运动，所以未放被碰小球时小球a的落地点为B点，由图可知OB距离应为45.91 cm；(4)B为碰前入射小球落点的位置，A为碰后入射小球的位置，C为碰后被碰小球的位置，碰撞前入射小球的速度为：v1＝，碰撞后入射小球的速度为：v2＝，碰撞后被碰小球的速度为：v3＝，若mav1＝mbv3＋mav2，则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，代入可得：ma＝ma＋mb.答案　(1)BE　(2) 不是　无　(3)45.91(45.87～45.95)　(4)ma＝ma＋mb例2　现利用图3(a)所示装置验证动量守恒定律．在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计数器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间．实验测得滑块A的质量m1＝0.301 kg，滑块B的质量m2＝0.108 kg，遮光片的宽度d＝1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f＝50.0 Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰．碰后光电计数器显示的时间为ΔtB＝3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示．图3若实验允许的相对误差绝对值最大为5%(1)A碰撞前瞬时速度大小为v0＝________.(2)A碰撞后瞬时速度大小v1＝________.(3)碰撞后B的瞬时速度大小v2＝________.(4)通过你的计算得到的结论