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1.4 实验:验证动量守恒定律(分课时练习)-【大单元教学】(人教版2019选择性必修第一册)(解析版)
1 .在“验证动量守恒定律”的实验中,入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放,这是为了使( )
A.小球每次都能水平飞出槽口 B.小球每次都以相同的速度飞出槽口
C.小球在空中飞行的时间不变 D.小球每次都能对心碰撞
【答案】 B
【解析】 入射球每次滚下都应从斜槽上同一位置无初速释放,是为了使每次碰撞时动量保持不变.
故选B.
2 .下列有关高中物理实验的描述中,正确的是( )
A.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为减少周期的测量误差,应选择摆球在通过最低点时做为计时的开始和终止位置
B.在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器所用的电源为直流电源
C.在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中,必须要用天平测出下落物体的质量
D.在利用两球碰撞“验证动量守恒定律”的实验中,必须用质量大的球去碰撞质量小的球,两球半径必须相等
【答案】 AD
【解析】 A.在用单摆测定重力加速度的实验中,为减少周期的测量误差,应选择摆球在通过最低点时做为计时的开始和终止位置,故 A正确;
B.打点计时器使用的是交流电源,故 B错误;
C.在验证机械能守恒定律实验中,不一定要测量物体的质量,因为验证动能的变化量和重力势能的变化量时,两边都有质量,可以约去,故 C错误;
D.在利用两球碰撞验证动量守恒定律的实验中,保证碰撞的小球不反弹,必须用质量大的球去碰撞质量小的球,两球半径必须相等,故 D正确.
故选 AD.
3 .利用如图所示的装置来验证碰撞中的不变量,入射小球和被碰小球的质量分别为、.关于该实验下列说法中正确的是( )
A.一定要大于,但两小球的直径一定要相等
B.不放被碰小球时,入射小球的平均落点为点
C.斜槽的粗糙程度越小,实验的误差越小
D.适当增大入射小球从斜槽上下落的高度,可减小实验的误差
E.实验之前,一定要将斜槽的末端调整到水平状态
【答案】 ADE
【解析】
4 .用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时,必须注意的事项是( )
A.到达最低点时,两球的球心连线可以不水平
B.到达最低点时,两球的球心连线要水平
C.多次测量减小误差时,球必须从同一高度下落
D.多次测量减小误差时,球必须从不同高度下落
【答案】 BC
【解析】 要保证一维对心碰撞,在碰撞时两球球心必须在同一高度;多次测量求平均值,必须保证测量过程的重复性,即球必须从同一高度下落.故选项BC正确.
故选BC.
5 .如图所示,在验证动量守恒定律实验中,器材按要求安装好后开始实验,第一次是不放被碰小球,第二次是把被碰小球直接静止放在小支柱上,在白纸上记录下重锤线所指的位置和这两次实验中各小球落点的平均位置依次为 O
、 P
、 M
、 N
,设入射小球和被碰小球的质量 依次为、,且它们的半径相同,都等于 r
,则
(1) P
点为
落点的平均位置、 M
点为
落点的平均位置,而 N
点为
落点的平均位置(2)为了减少实验误差, 下列说法正确的是
。A.B.C.降低碰撞实验器材的高度D. 入射小球释放点要适当高一些(3)以下提供的器材中, 本实验必需的是
。A. 刻度尺 B. 打点计时器 C.天平 D. 秒表
【答案】 第一次实验中入射小球1 第二次实验中入射小球1 第二次实验中入射小球2 BD/ DB AC/ CA
【解析】
6 .如图甲所示,某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:小车 a
的前端粘有橡皮泥,推动小车 a
使之做匀速运动后与原来静止在前方的小车 b
相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。在小车 a
后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为,长木板下垫着小木块以平衡摩擦力。
(1)若已测得打点的纸带如图乙所示,并测得各计数点的间距(已标在图上), A
为运动的起点,则应选
段来计算 a
碰撞前的速度,应选
段来计算 a
和 b
碰后的共同速度。(以上两空均填“ AB
”“ BC
”“ CD
”或“ DE
”)(2)已测得小车 a
的质量,小车 b
的质量,则碰前
;碰后
。
【答案】 BC
DE
0.420/ 0.42 0.417
【解析】
7 .在验证动量守恒定律的实验中,某同学用如图所示的装置进行如下的实验操作:
①先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于槽口处。使小球 a
从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹 O
;②将木板向远离槽口平移一段距离,再使小球 a
从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板上得到痕迹 B
;③然后把半径相同的小球 b
静止放在斜槽水平末端,小球 a
仍从原来挡板处静止释放,与小球 b
相碰后,两球撞在木板上得到痕迹 A
和 C
;④用天平测量 a、b
的质量分别为 ma
、 mb
,用刻度尺测量纸上 O
点到 A、B、C
三点的竖直距离分别为 y
、 y
、 y
。(1)小球 a
与 b
小球相碰后,两球撞在木板上得到痕迹 A
和 C
,其中小球 a
撞在木板上的点
(填“ A
”或“ C
”);实验中 a
、 b
两小球的质量应满足的关系是:
(2)用本实验中所测量的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为
(仅用 ma
、 mb
、 y1
、 y
、 y
表示)。
【答案】 C
【解析】
8 .小华用如图所示的装置“验证动量守恒定律”,为斜槽,为斜面、已知入射小球的质量为,被碰小球的质量为,两小球半径相等.
(1)下列实验操作步骤,正确顺序是
。①测量出落点、、到点的距离、、②将连接在斜槽末端③将固定在桌边,使槽的末端切线水平④让入射小球从斜槽顶端 A
处由静止释放,多次实验后,标记小球在斜面上的平均落点位置⑤将被碰小球放在斜槽末端处,仍让入射小球从斜槽顶端处由静止释放,两球发生碰撞,多次实验后,分别标记两球在斜面上的平均落点位置、(2)入射小球与被碰小球的质量关系为
(选填“>”“=”或“<”)。(3)调整斜槽末端切线水平的做法是
。(4)若实验满足关系式
(用题中物理量表示),则说明两球碰撞前后动量守恒。
【答案】 ③②④⑤① > 将小球无初速轻放在斜槽末端槽口处轨道上,小球不滚动
【解析】
9 .图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置.实验时先不放球,使球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下,用闪光照相的方法获得球在空中运动时的一张频闪照片如图乙所示,再把球放在靠近槽末端的地方,让球仍从位置由静止开始滚下,球和球碰撞后,获得、两小球在空中运动时的一张频闪照片如图丙所示,已知、两小球半径相同,图乙和图丙中背景方格的边长均为,照相机拍照时的闪光频率为.
( 1 )在安装实验装置时,应使斜槽末端的切线
.
( 2 )该实验中,重力加速度的大小对验证动量守恒定律
(填“有”或“没有”)影响.
( 3 )、两小球碰撞前瞬间,球的速度大小为
.
( 4 )若用天平测出的、两小球的质量之比为
,则可验证碰撞过程中,、两小球组成的系统动量守恒.
【答案】 (1)与水平桌面重合
(2)没有
(3)
(4)
【解析】 (1)为使小球水平抛出,需保证斜槽末端保持水平,即与水平桌面重合.
故答案为:与水平桌面重合.
(2)试验最终验证动量守恒利用的原理是小球在水平方向做匀速运动,从而将小球水平方向速度与水平方向位移联系在一起,因此,重力加速度的大小对验证动量守恒定律没有影响.
故答案为:没有.
(3)由图乙可知,碰撞前沿水平方向的间距为;时间间隔,因此碰撞前速度为.
故答案为:.
(4)若系统满足动量守恒,那么①,由(3)知,,由图丙可知,碰撞后的速度为;的速度为;代入①可得,,即,因此、两小球质量之比为,可验证系统动量守恒.
故答案为:.
10 .某同学想利用身边的器材验证动量守恒定律,如图所示,该同学用两根等长的细绳将两个等大的小球系在天花板上,将小球拉至某高度处由静止释放,小球在最低点与小球发生碰撞,为了方便测量数据,该同学用手机将整个过程录像,然后将小球的运动视频导入电脑再测量相关数据.请回答下列问题:
( 1 )为了完成实验目的,需要测量的数据有( )
A.小球和小球的质量和
B.视频中小球释放时距最低点的高度
C.视频中小球和小球第一次碰撞后上升的最大高度
D.视频中的长度与实际长度的比例尺
( 2 )用(1)中测量出的数据来验证两小球碰撞过程中动量守恒,则需满足的表达式为
或
;若两小球碰撞为弹性碰撞,则还需满足的表达式为
.
( 3 )在该实验方案中,引起实验误差的原因有哪些(至少写两条):
①
.
②
.
【答案】 (1)ABC
(2)
(3)实验过程中存在空气阻力测量高度时有误差
【解析】 (1)本实验要验证动量守恒定律,需要得到小球动量,即需要知道质量和速度.其中速度可以由小球所能达到的最大高度来求出.
因此,
A选项:质量是必须要知道的,故A正确;
B选项:小球释放时距最低点高度上.用来求它的初速度
由动能定理:,,故B正确;
C选项:第一次碰后,,所能到达的最大高度也是为了求速度,
,,故C正确;
D选项:根据视频里长度就已经可以验证了,故D错误;
故选ABC.
(2)碰后不知道,是向左还是向右运动,故表达式可能为
,
代入,,后,得:
或,
若两小球弹性碰撞,则能量守恒
,
化简后为.
(3)①实验过程中存在空气阻力.
②测量高度时有误差.
作业评价 1 积极思考,具有探索欲望和严谨的科学态度,执着的钻研精神; 口优秀口良好口合格
2 能通过动量守恒定律的满足的条件,设计合理的实验环境。 口优秀口良好口合格
3通过分析,会解决实验中要测量的物理量。 口优秀口良好口合格
4误差分析和实验改进的能力。 口优秀口良好口合格
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1.4 实验:验证动量守恒定律(分课时练习)-【大单元教学】(人教版2019选择性必修第一册)(学生版)
【夯实基础】
1 .在“验证动量守恒定律”的实验中,入射球每次滚下都应从斜槽上的同一位置无初速释放,这是为了使( )
A.小球每次都能水平飞出槽口 B.小球每次都以相同的速度飞出槽口
C.小球在空中飞行的时间不变 D.小球每次都能对心碰撞
2 .下列有关高中物理实验的描述中,正确的是( )
A.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,为减少周期的测量误差,应选择摆球在通过最低点时做为计时的开始和终止位置
B.在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中,打点计时器所用的电源为直流电源
C.在利用重物自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中,必须要用天平测出下落物体的质量
D.在利用两球碰撞“验证动量守恒定律”的实验中,必须用质量大的球去碰撞质量小的球,两球半径必须相等
3 .利用如图所示的装置来验证碰撞中的不变量,入射小球和被碰小球的质量分别为、.关于该实验下列说法中正确的是( )
A.一定要大于,但两小球的直径一定要相等
B.不放被碰小球时,入射小球的平均落点为点
C.斜槽的粗糙程度越小,实验的误差越小
D.适当增大入射小球从斜槽上下落的高度,可减小实验的误差
E.实验之前,一定要将斜槽的末端调整到水平状态
4 .用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时,必须注意的事项是( )
A.到达最低点时,两球的球心连线可以不水平
B.到达最低点时,两球的球心连线要水平
C.多次测量减小误差时,球必须从同一高度下落
D.多次测量减小误差时,球必须从不同高度下落
【能力提升】
5 .如图所示,在验证动量守恒定律实验中,器材按要求安装好后开始实验,第一次是不放被碰小球,第二次是把被碰小球直接静止放在小支柱上,在白纸上记录下重锤线所指的位置和这两次实验中各小球落点的平均位置依次为 O
、 P
、 M
、 N
,设入射小球和被碰小球的质量 依次为、,且它们的半径相同,都等于 r
,则
(1) P
点为
落点的平均位置、 M
点为
落点的平均位置,而 N
点为
落点的平均位置(2)为了减少实验误差, 下列说法正确的是
。A.B.C.降低碰撞实验器材的高度D. 入射小球释放点要适当高一些(3)以下提供的器材中, 本实验必需的是
。A. 刻度尺 B. 打点计时器 C.天平 D. 秒表
6 .如图甲所示,某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验:小车 a
的前端粘有橡皮泥,推动小车 a
使之做匀速运动后与原来静止在前方的小车 b
相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。在小车 a
后连着纸带,电磁打点计时器所用电源频率为,长木板下垫着小木块以平衡摩擦力。
(1)若已测得打点的纸带如图乙所示,并测得各计数点的间距(已标在图上), A
为运动的起点,则应选
段来计算 a
碰撞前的速度,应选
段来计算 a
和 b
碰后的共同速度。(以上两空均填“ AB
”“ BC
”“ CD
”或“ DE
”)(2)已测得小车 a
的质量,小车 b
的质量,则碰前
;碰后
。
7 .在验证动量守恒定律的实验中,某同学用如图所示的装置进行如下的实验操作:
①先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于槽口处。使小球 a
从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹 O
;②将木板向远离槽口平移一段距离,再使小球 a
从斜槽上紧靠挡板处静止释放,小球撞到木板上得到痕迹 B
;③然后把半径相同的小球 b
静止放在斜槽水平末端,小球 a
仍从原来挡板处静止释放,与小球 b
相碰后,两球撞在木板上得到痕迹 A
和 C
;④用天平测量 a、b
的质量分别为 ma
、 mb
,用刻度尺测量纸上 O
点到 A、B、C
三点的竖直距离分别为 y
、 y
、 y
。(1)小球 a
与 b
小球相碰后,两球撞在木板上得到痕迹 A
和 C
,其中小球 a
撞在木板上的点
(填“ A
”或“ C
”);实验中 a
、 b
两小球的质量应满足的关系是:
(2)用本实验中所测量的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为
(仅用 ma
、 mb
、 y1
、 y
、 y
表示)。
8 .小华用如图所示的装置“验证动量守恒定律”,为斜槽,为斜面、已知入射小球的质量为,被碰小球的质量为,两小球半径相等.
(1)下列实验操作步骤,正确顺序是
。①测量出落点、、到点的距离、、②将连接在斜槽末端③将固定在桌边,使槽的末端切线水平④让入射小球从斜槽顶端 A
处由静止释放,多次实验后,标记小球在斜面上的平均落点位置⑤将被碰小球放在斜槽末端处,仍让入射小球从斜槽顶端处由静止释放,两球发生碰撞,多次实验后,分别标记两球在斜面上的平均落点位置、(2)入射小球与被碰小球的质量关系为
(选填“>”“=”或“<”)。(3)调整斜槽末端切线水平的做法是
。(4)若实验满足关系式
(用题中物理量表示),则说明两球碰撞前后动量守恒。
9 .图甲所示为验证动量守恒定律的实验装置.实验时先不放球,使球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下,用闪光照相的方法获得球在空中运动时的一张频闪照片如图乙所示,再把球放在靠近槽末端的地方,让球仍从位置由静止开始滚下,球和球碰撞后,获得、两小球在空中运动时的一张频闪照片如图丙所示,已知、两小球半径相同,图乙和图丙中背景方格的边长均为,照相机拍照时的闪光频率为.
( 1 )在安装实验装置时,应使斜槽末端的切线
.
( 2 )该实验中,重力加速度的大小对验证动量守恒定律
(填“有”或“没有”)影响.
( 3 )、两小球碰撞前瞬间,球的速度大小为
.
( 4 )若用天平测出的、两小球的质量之比为
,则可验证碰撞过程中,、两小球组成的系统动量守恒.
10 .某同学想利用身边的器材验证动量守恒定律,如图所示,该同学用两根等长的细绳将两个等大的小球系在天花板上,将小球拉至某高度处由静止释放,小球在最低点与小球发生碰撞,为了方便测量数据,该同学用手机将整个过程录像,然后将小球的运动视频导入电脑再测量相关数据.请回答下列问题:
( 1 )为了完成实验目的,需要测量的数据有( )
A.小球和小球的质量和
B.视频中小球释放时距最低点的高度
C.视频中小球和小球第一次碰撞后上升的最大高度
D.视频中的长度与实际长度的比例尺
( 2 )用(1)中测量出的数据来验证两小球碰撞过程中动量守恒,则需满足的表达式为
或
;若两小球碰撞为弹性碰撞,则还需满足的表达式为
.
( 3 )在该实验方案中,引起实验误差的原因有哪些(至少写两条):
①
.
②
.
作业评价 1 积极思考,具有探索欲望和严谨的科学态度,执着的钻研精神; 口优秀口良好口合格
2 能通过动量守恒定律的满足的条件,设计合理的实验环境。 口优秀口良好口合格
3通过分析,会解决实验中要测量的物理量。 口优秀口良好口合格
4误差分析和实验改进的能力。 口优秀口良好口合格
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第一章 动量守恒定律
第4节 实验:验证动量守恒定律
【教学内容分析】
本节课程的内容主要是通过理论指导实验,让学生在实验中了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。了解不同实验方案的基本思路、实验装置及注意事项,最重要的是要能够对所测量的实验数据进行科学分析,最终实现减小实验误差,并能够验证动量守恒的目的。
【教学目标和核心素养】
1物理观念:
通过两种实验方案验证动量守恒;
2科学思维:
按照实验思路设计不同试验方案,科学的在不同实验方案中对各物理量进行测量,对实验数据进行分析,最大程度的减小实验误差,达到验证动量守恒的目的;对于发展学生的运动与相互作用的观念和科学思维至关重要。
3科学探究:
准确理解实验思路,从更好的执行两种实验方案,达到对实验进行探究或验证的目的,在实验中要注重各物理量之间的相互关系,加深对物体相互作用过程中系统动量守恒的理解;
4科学态度与责任:
在物理实验中要有严谨的实验思路,学会从多个方面思考问题,用实验来验证物理规律,在物理实验中养成良好的团队合作精神。
【教学重难点】
1.用两种试验方案验证动量守恒的实验思路与注意事项;
2.两种实验方案中各物理量的测量及实验数据分析。
【教学方法】
教师引导,小组合作探究进行实验,讨论、交流、数据处理、质疑、补充、展示、总结学习成果。
【教学用具】
完成该实验的实验器材,如气垫导轨、滑块、光电门、打点计时器、纸带等。
【教学过程】
一、创设情境,引入课题
提出问题:
1.系统动量守恒的条件是什么?
对学生回答的条件进行标记总结,帮助学生理解。
提出问题:
2.系统满足动量守恒定律的公式是什么?
引导学生思考:上一节课我们分别通过动量定理和牛顿运动定律两个不同的角度,理论上证明了动量守恒定律,那么我们如何通过实验来加以验证呢?
二、新课教学
(一)实验思路
教师:两个物体在发生碰撞时,作用时间很短。根据动量定理,它们的相互作用力很大。如果把这两个物体看作一个系统,那么,虽然物体还受到重力、支持力、摩擦力、空气阻力等外力的作用,但是有些力的矢量和为0,有些力与系统内两物体的相互作用力相比很小。因此,在可以忽略这些外力的情况下,碰撞满足动量守恒定律的条件。
问题:我们应该怎样设计实验,使两个碰撞的物体所组成的系统所受外力的矢量和近似为0?
学生思考,教师总结。
我们研究最简单的情况: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。应该尽量创造实验条件,使系统所受外力的矢量和近似为0。
(二)物理量的测量
研究对象确定后,还需要明确所需测量的物理量和实验器材。
问题:想要验证动量守恒定律,需要测量哪些物理量?
学生思考,教师总结:
根据动量的定义,很自然地想到,需要测量物体的质量,以及两个物体发生碰撞前后各自的速度。
教师:那么物体的质量我们可以直接用天平测量,物体碰撞前后的速度呢?
学生回忆之前我们学习了哪些测量物体速度的方法。最后教师总结可行的方法进行实验的设计。
(三)方案一:研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
本案例中,我们利用气垫导轨来减小摩擦力,利用光电计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装置如图所示,可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。
本实验可以研究以下几种情况:
①选取两个质量不同的滑块,在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架,滑块碰撞后随即分开。
②在两个滑块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,使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣,碰撞时它们也会连成一体。
③原来连在一起的两个物体,由于相互之间具有排斥的力而分开,这也可视为一种碰撞。这种情况可以通过下面的方式实现。
在两个滑块间放置轻质弹簧,挤压两个滑块使弹簧压缩,并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线,弹簧弹开后落下,两个滑块由静止向相反方向运动。
1.实验步骤:
(1)测质量:用天平测出滑块的质量。
(2)安装:正确安装好气垫导轨。
(3)实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量;②改变滑块的初速度大小和方向)。
(4)验证:一维碰撞中的动量守恒。
2.数据处理
(1)滑块速度的测量:v=Δx/Δt,式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出,也可直接测量),Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
(2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
(四)方案二:利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律
1.实验步骤:
(1)测质量: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)安装:按照图甲所示安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽底端水平。
(3)铺纸: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)放球找点,不放被撞小球,每次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所有的小球落点圈在里面。圆心F就是小球落点的平均位置。
(5)碰撞找点,把被撞小球放在斜槽末端,每次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和被撞小球落点的平均位置N,如图所示。
(6)验证:连接N,测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据填入表中。最后代入m1·OP。
(7)结束:整理好实验器材放回原处。
2.数据处理:
验证的表达式:m1·OP=m1·OM+m2·ON
(五)方案三:在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验
1.实验器材
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。
2.实验步骤
(1)测质量:用天平测出两小车的质量。
(2)安装,将打点计时器固定在光滑长木板的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面,在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。
(3)实验:接通电源,让小车A运动,小车五静止,两车碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两小车连接成一体运动。
(4)测速度:通过纸带上两计数点间的距离及时间由算出速度。
(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。
3.数据处理
(1)小车速度的测量:,式中是纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量,为小车经过的时间,可由打点间隔算出。
(2)验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
4.注意事项
(1)前提条件:碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
(2)若利用“气垫导轨”完成实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平。
若用“斜槽”完成实验,斜槽末端的切线必须水平,入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。
5.误差分析
(1)系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求,即:
①碰撞是否为一维碰撞。
②实验是否满足动量守恒的条件:如气垫导轨是否水平,两球是否等大。
(2)偶然误差:主要来源于质量m和速度v的测量。
(3)改进措施:
①设计方案时应保证碰撞为一维碰撞,且尽量满足动量守恒的条件。
②采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差。
(五)课堂小结
【课堂练习】
1.(2017·江西模拟)利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,步骤如下:
①用天平测出滑块A、B的质量分别为200g和300g;
②安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
③向气垫导轨通入压缩空气;
④把A、B两滑块放到导轨上,并给它们一个初速度,同时开始闪光照相,闪光的时间间隔设定为Δt=0.2s,照片如图所示。
结合实验过程和图象分析知:该图象是闪光4次摄得的照片,在这4次闪光的瞬间,A、B两滑块均在0~80cm刻度范围内;第一次闪光时,滑块A恰好通过x=55cm处,滑块B恰好通过x=70cm处;碰撞后有一个滑块处于静止状态。设向右为正方向,试分析:滑块碰撞时间发生在第一次闪光后____s,碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和为____kg·m/s,碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和为____kg·m/s。
答案:0.1;-0.2;-0.2
2.(2017·湖北黄冈中学期中)某同学用图甲所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽,QR为水平槽。在记录纸上记下重垂线所指的位置O。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,确定小球a的落点平均位置B。再把b球放在水平槽末端R,让a球仍从固定位置G由静止开始滚下,与b球碰撞后,落到水平地面的记录纸上,重复10次,得到两球的落点平均位置分别为A和C,其中b球落点痕迹如图乙所示。米尺水平放置,零点与O点对齐。
(1)碰撞后b球的水平射程应取为____cm。
(2)在以下选项中,哪些是本次实验必须进行的测量?
答:____(填选项序号)。
A.水平槽上未放b球时,测量a球落点位置到O点的距离x1
B.a球与b球碰撞后,分别测量a球和b球的落点位置到O点的距离x2、x3
C.测量a球或b球的直径d
D.测量a球和b球的质量ma、mb(或两球质量之比)
E.测量G点相对于水平槽面的高度H
(3)按照本实验方法,已知a球的质量为ma,b球的质量为mb,ma>mb,那么动量守恒定律的验证式为____(用实验中所测物理量相应字母表示)。
答案:(1)64.5(64.2~64.8均可);(2)ABD;(3)max1=max2+mbx3
3.(2017·湖南师大附中模拟)如图所示是用来验证动量守恒定律的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点正下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时,调节悬点,使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高。将球1拉至A点,并使之静止,同时把球2放在立柱上。释放球1,当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞。碰后球1向左最远可摆至B点,与球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出弹性球1和2的质量m1、m2(m1>m2),A点离水平桌面的距离为a,B点离水平桌面的距离为b。此外:
(1)还需要测量的量是______________________、_____________和____________。
(2)根据测量的数据,该实验中动量守恒定律的表达式为______________________。
答案:(1)C点与桌子边缘间的水平距离c、立柱高h、桌面高H;(2)2m1=2m1+m2
4.(2017·山东泰安一模)如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
(1)实验必须满足的条件是_________(填选项的符号)。
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.入射小球每次都要从同一高度由静止滚下
D.若入射小球的质量为m1,被碰小球的质量为m2,则m1>m2
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时,先让小球1多次从斜轨上S位置由静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程,然后,把小球2静置于轨道的末端,再将小球1从斜轨上S位置由静止释放,与小球2发生碰撞,并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_________(填选项的符号)。
A.用天平测量两个小球的质量m1、m2
B.测量小球1开始释放的高度h
C.测量抛出点距地面的高度H
D.分别找到小球1、小球2相碰后平均落点的位置M、N
E.测量平抛射程、
(3)若两球碰撞前后的动量守恒,则满足的表达式为____________________(用(2)中测量的量表示)。
(4)若m1=45.0g、m2=9.0g,=46.20cm。则可能的最大值为____cm(小数点后保留两位)。
答案:(1)BCD(2)ADE(3)m1=m1+m2(4)77.00
)连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大?
学生学习评价量表 小组_________ 姓名___________ 日期___________
评价 项目 评价内容 评 价 标 准 评价方式 备注
优 (5分) 良 (4分) 中 (3分) 差 (2分) 自评 互评 家长评 师评
学 习 态 度 1、学习目标明确,重视学习过程的反思,积极优化学习方法 2逐步形成浓厚的物理学习兴趣 3、保质保量按时完成作业 4、重视自主探索、自主学习,拓展视野 积极,热情,主动 积极热情但欠主动 态度一般 较差
学 习 方 式 1、学生个体的自主学习能力强,会倾听、思考、表达和质疑。 2、学生普遍有浓厚的学习兴趣,在学习过程中参与度高。 3、学生之间能采取合作学习的方式,并在合作中分工明确地进行有序和有效的探究。 4、学生在学习中能自主反思,发挥求异、求新的创新精神,积极地提出问题和讨论问题。 自主学习能力强,会倾听、思考、表达和质疑。 自主学习能力较强,会倾听、思考、表达。 自主学习能力一般,会倾听。 自主学习能力较差,不会思考。
参 与 程 度 1认真参加物理学习活动,积极思考,善于发现问题,勇于解决问题 2逐步提高物理表达与交流能力 3积极参加物理探究、物理建模活动,加强物理文化的学习 4积极参加物理实践活动等 积极思考,善于发现问题,勇于解决问题,表达能力强 积极思考,善于发现问题,勇于解决问题 能发现问题,俣解决问题能力一般 参与意识不够积极主动
合 作 意 识 1积极参加物理合作学习,勇于接受任务、敢于承担责任 2加强小组合作,取长补短,共同提高 3乐于助人,积极帮助学习有困难的同学 4公平、公正地进行自评和互评,评价过程认真、负责、有诚信 合作意识强,组织能力好,与别人互相提高,有学习效果 能与他人合作,并积极帮助有困难的学习 有合作意识,但总结能力不强 不能很好地与他人合作学习
探 究 活 动 1积极尝试、体验物理研究的过程 2逐步形成严谨的科学态度,不怕困难的科学精神 3勇于质疑,善于反思,有创新意识 4善于观察分析物理事实,提出有意义的物理问题,猜测、探求适当的物理结论和规律,给出解释和证明,撰写探究活动报告 ①对事物的性质、规律及该事物与他事物内在联系达到较深刻的理解 ②(同左①)理解较浅 ③(同左①)理解模糊 ①未理解
知识和技能的应用 1认真观察物理与日常生活和其他学科的联系 2积极体验物理规律在解决实际问题中的价值和作用 3自觉养成应用物理知识解决实际问题的意识,增强综合应用能力 能很灵活运用知识解决问题 较灵活运用知识解决问题 应用知识技能一般 解决实际能力较差
其他 情感、态度、价值观的转变 物理认知水平的发展 学习态度、认知水平有很大提高 学习态度、认知水平有较大提高 学习态度、认知水平有些提高 无明显发展特征
综合 评价 小组评价 等级 任课教师 评价等级 教师寄语:
备注:A:优秀,B:良好,C:一般,D:有待改进。
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