高二物理下學(xué)期第8周實驗：驗證動量守恒定律習(xí)題課導(dǎo)學(xué)案

1、高二物理備課組第8周集體備課材料課時計劃第1節(jié)課實驗：驗證動量守恒定律習(xí)題課第2節(jié)課第一節(jié) 光電效應(yīng)、第二節(jié)光子第3節(jié)課光電效應(yīng)、光子習(xí)題課第4節(jié)課光的波粒二象性導(dǎo)學(xué)案、課件、教學(xué)設(shè)計實驗：驗證動量守恒定律習(xí)題課例1為了探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律，實驗最好在氣墊導(dǎo)軌上進行，這樣就可以大大減小阻力，使滑塊在碰撞后的運動可以看成是勻速運動，使實驗的可靠性及準確度得以提高在某次實驗中，A、B兩鋁制滑塊在一水平長氣墊導(dǎo)軌上相碰，用頻閃攝像的方法每隔0.4秒的時間拍攝一次照片，每次拍攝時閃光的延續(xù)時間很短，可以忽略不計，如圖6所示，已知A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是mB1.5mA，拍攝共進行了4次，第一次是在

2、兩滑塊相撞之前， 以后的三次是在碰撞之后，滑塊A原來處于靜止狀態(tài)，設(shè)A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時間內(nèi)是在10 cm至105 cm這段范圍內(nèi)運動(以滑塊以上的箭頭位置為準)，試根據(jù)閃光照片求出：圖6(1)A、B兩滑塊碰撞前后的速度各為多少？(2)根據(jù)閃光照片分析說明兩滑塊碰撞前后兩個物體的總動量是否不變解析(1)分析題圖可知碰撞后eq blcrc (avs4alco1(vBf( sB,t)f(0.2,0.4) m/s0.5 m/s；,vAf( sA,t)f(0.3,0.4) m/s0.75 m/s.)從發(fā)生碰撞到第二次拍攝照片，A運動的時間是t1eq f( sA,vA)eq f(0.15,0

3、.75) s0.2 s，由此可知：從第一次拍攝照片到發(fā)生碰撞的時間為t2(0.40.2)s0.2 s，則碰撞前B物體的速度為vBeq f( sB,t2)eq f(0.2,0.2) m/s1.0 m/s，由題意得vA0.(2)碰撞前：mAvAmBvB1.5mA，碰撞后：mAvAmBvB0.75mA0.75mA1.5mA，所以mAvAmBvBmAvAmBvB，即碰撞前后兩個物體總動量不變二、利用光滑水平面結(jié)合打點計時器的測量例2某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器探究碰撞過程中動量的變化規(guī)律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速直線運動然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻

4、速直線運動，他設(shè)計的具體裝置如圖7所示在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50 Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力圖7(1)若已得到打點紙帶如圖8所示，并測得各計數(shù)點間距離標在圖上，A為運動起始的第一點則應(yīng)選_段來計算小車A的碰前速度，應(yīng)選_段來計算小車A和小車B碰后的共同速度(填“AB”“BC”“CD”或“DE”)圖8(2)已測得小車A的質(zhì)量mA0.40 kg，小車B的質(zhì)量mB0.20 kg，由以上的測量結(jié)果可得：碰前兩小車的總動量為_ kgm/s，碰后兩小車的總動量為_ kgm/s.解析(1)因小車做勻速運動，應(yīng)取紙帶上打點均勻的一段來計算速度，碰前BC段點距相等，碰后DE段點

5、距相等，故取BC段、DE段分別計算碰前小車A的速度和碰后小車A和小車B的共同速度(2)碰前小車速度vAeq f(sBC,T)eq f(10.50102,0.025) m/s1.05 m/s其動量pAmAvA0.401.05 kgm/s0.420 kgm/s碰后小車A和小車B的共同速度vABeq f(sDE,T)eq f(6.95102,0.025) m/s0.695 m/s碰后總動量pAB(mAmB)vAB(0.400.20)0.695 kgm/s0.417 kgm/s從上面計算可知：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)碰撞前后總動量不變答案(1)BCDE(2)0.4200.417點撥(1)實驗前要把木板的

6、一端墊起，以平衡摩擦力(2)此實驗關(guān)鍵是求小車的速度，而小車碰撞前后的速度是利用紙帶上勻速運動過程打下的點求解，為了減小測量的相對誤差，應(yīng)多測幾個間距來求速度概念規(guī)律題組1(雙選)若用打點計時器做探究碰撞中的不變量的實驗，下列操作正確的是()A相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了改變兩車的質(zhì)量B相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘合在一起C先接通打點計時器的電源，再釋放拖動紙帶的小車D先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點計時器的電源答案BC2圖1中，設(shè)擋光條寬度為3 cm，兩滑塊碰撞后，左側(cè)滑塊通過左側(cè)光電計時裝置時記錄時間為3101 s，而右側(cè)滑塊通過

7、右側(cè)光電計時裝置時記錄時間為2101 s，則兩滑塊碰撞后的速度大小分別是_、_.圖1答案0.1 m/s0.15 m/s3.圖2某同學(xué)把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧，如圖2所示，將這一系統(tǒng)置于光滑水平桌面上燒斷細線，觀察木塊的運動情況，進行必要的測量，驗證兩木塊相互作用的過程中動量是否守恒(1)該同學(xué)還須具備的器材是_；(2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是_；(3)用所得數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關(guān)系式是_答案(1)刻度尺、天平(2)兩木塊質(zhì)量m1、m2及其平拋運動的水平位移s1、s2(3)m1s1m2s2解析(1)設(shè)兩木塊質(zhì)量分別為m1、m2，離開桌面至落地的過程是平拋運動，其水平位移

8、為s1、s2，燒斷細線前后由m1、m2兩木塊組成的系統(tǒng)若動量守恒，則有m1v1m2v2，又因平拋運動的豎直位移為heq f(1,2)gt2，故t eq r(f(2h,g)，即兩木塊運動時間相等，所以m1eq f(s1,t)m2eq f(s2,t)，即m1s1m2s2.4“探究碰撞中的不變量”的實驗中，入射小球m115 g，原來靜止的被碰小球m210 g，由實驗測得它們在碰撞前后的xt圖象如圖3所示，由圖可知，入射小球碰撞前的動量是_，入射小球碰撞后的動量是_，被碰小球碰撞后的動量是_由此得出結(jié)論_圖3答案0.015 kgm/s0.007 5 kgm/s0.007 5 kgm/s碰撞中mv的矢量

9、和是守恒的量 方法技巧題組5有甲、乙兩輛小車，質(zhì)量分別為m1302 g、m2202 g，甲小車拖有紙帶，通過打點計時器記錄它的運動情況，乙小車靜止在水平桌面上，甲小車以一定的速度向乙小車運動，跟乙小車發(fā)生碰撞后與乙小車粘合在一起共同運動這個過程中打點計時器在紙帶上記錄的點跡如圖4所示，在圖上還標出了用刻度尺量出的各點的數(shù)據(jù)，已知打點計時器的打點頻率為50 Hz.圖4(1)從紙帶上的數(shù)據(jù)可以得出：兩車碰撞過程經(jīng)歷的時間大約為_ s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(2)碰前甲車的質(zhì)量與速度的乘積大小為_ kgm/s，碰后兩車的質(zhì)量與速度的乘積之和為_ kgm/s；(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)從上述實驗

10、中能得出什么結(jié)論？答案(1)0.10(2)0.2020.203(3)在誤差允許范圍內(nèi)，兩車的質(zhì)量與速度的乘積之和保持不變，即m1v1(m1m2)v6某同學(xué)用如圖5甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來尋找不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復(fù)上述操作10次，得到10個落點痕跡再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B兩球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作10次圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點P為未放被碰小球B時A球的平均落點，M為與

11、B球碰后A球的平均落點，N為被碰球B的平均落點若B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零點與O點對齊圖5(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)為_ cm.(2)在以下選項中，本次實驗不需要測量的有_A水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離BA球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離C測量A球或B球的直徑D測量A球和B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E測量G點相對于水平槽面的高度答案(1)65.0(64.9和65.1也對)(2)CE 創(chuàng)新應(yīng)用題組7某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的動量變化的規(guī)律”的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖6甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、

12、彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，如圖乙所示，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差圖6(1)下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2(所用滑塊1、2如圖丙所示)放在氣墊導(dǎo)軌的中間；先_，然后_，讓滑塊帶動紙帶一起運動；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出較理想的紙帶如圖丁所示；測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量3