《2022年高二物理下學期 第8周 實驗：驗證動量守恒定律習題課導學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2022年高二物理下學期 第8周 實驗：驗證動量守恒定律習題課導學案（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、2022年高二物理下學期 第8周 實驗：驗證動量守恒定律習題課導學案 課時計劃 第1節(jié)課 實驗：驗證動量守恒定律習題課 第2節(jié)課 第一節(jié) 光電效應、第二節(jié)光子 第3節(jié)課 光電效應、光子習題課 第4節(jié)課 光的波粒二象性 導學案、課件、教學設計 實驗：驗證動量守恒定律習題課 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

2、不計，如圖6所示，已知A、B之間的質量關系是mB＝1.5mA，拍攝共進行了4次，第一次是在兩滑塊相撞之前， 以后的三次是在碰撞之后，滑塊A原來處于靜止狀態(tài)，設A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時間內是在10 cm至105 cm這段范圍內運動(以滑塊以上的箭頭位置為準)，試根據閃光照片求出： 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 從發(fā)生碰撞到第二次拍攝照片，A運動的時間是t1＝＝ s＝0.2 s，由此可知：從第一次拍攝照片到發(fā)生碰撞的時間為t2＝(0.4－0.2)s＝0.

3、2 s，則碰撞前B物體的速度為vB＝＝ m/s＝1.0 m/s，由題意得vA＝0. (2)碰撞前：mAvA＋mBvB＝1.5mA，碰撞后：mAvA′＋mBvB′＝0.75mA＋0.75mA＝1.5mA，所以mAvA＋mBvB＝mAvA′＋mBvB′，即碰撞前后兩個物體總動量不變． 二、利用光滑水平面結合打點計時器的測量 例2　某同學設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)做勻速直線運動，他設計的具體裝置如圖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 H

4、z，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，并測得各計數點間距離標在圖上，A為運動起始的第一點．則應選________段來計算小車A的碰前速度，應選______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的質量mA＝0.40 kg，小車B的質量mB＝0.20 kg，由以上的測量結果可得：碰前兩小車的總動量為______ kg·m/s，碰后兩小車的總動量為______ kg·m/s. 解析　(1)因小車做勻速運動，應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段點距

5、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 vA＝＝ m/s＝1.05 m/s 其動量 pA＝mAvA＝0.40×1.05 kg·m/s＝0.420 kg·m/s 碰后小車A和小車B的共同速度 vAB＝＝ m/s＝0.695 m/s 碰后總動量 pAB＝(mA＋mB)vAB＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s 從上面計算可知：在實驗誤差允許的范圍內碰撞前后總動量不變． 答案　(1)BC　DE　(2)0.420　0.417 點撥　(1)實驗前要把木板的一端墊起，以平衡摩擦力． (

6、2)此實驗關鍵是求小車的速度，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　BC 2．圖1中，設擋光條寬度為3 cm，兩滑塊碰撞后，左側滑塊通過左側光電計時裝置時記錄時

7、間為3×10－1 s，而右側滑塊通過右側光電計時裝置時記錄時間為2×10－1 s，則兩滑塊碰撞后的速度大小分別是________、________. 圖1 答案　0.1 m/s　0.15 m/s 3. 圖2 某同學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)該同學還須具備的器材是______________； (2)需要直接測量的數據是______________； (3)用所得數據驗證動量守恒的關系式是________．

8、 答案　(1)刻度尺、天平　(2)兩木塊質量m1、m2及其平拋運動的水平位移s1、s2　(3)m1s1＝m2s2 解析　(1)設兩木塊質量分別為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m1v1＝m2v2，又因平拋運動的豎直位移為h＝gt2，故t＝ ，即兩木塊運動時間相等，所以m1＝m2，即m1s1＝m2s2. 4．“探究碰撞中的不變量”的實驗中，入射小球m1＝15 g，原來靜止的被碰小球m2＝10 g，由實驗測得它們在碰撞前后的x－t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

9、球碰撞后的動量是________，被碰小球碰撞后的動量是________．由此得出結論________． 圖3 答案　0.015 kg·m/s　0.007 5 kg·m/s　0.007 5 kg·m/s　碰撞中mv的矢量和是守恒的量 [方法技巧題組] 5．有甲、乙兩輛小車，質量分別為m1＝302 g、m2＝202 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據，已知打點計時器的打點頻率為

10、50 Hz. 圖4 (1)從紙帶上的數據可以得出：兩車碰撞過程經歷的時間大約為________ s；(結果保留兩位有效數字) (2)碰前甲車的質量與速度的乘積大小為______ kg·m/s，碰后兩車的質量與速度的乘積之和為________ kg·m/s；(結果保留三位有效數字) (3)從上述實驗中能得出什么結論？ 答案　(1)0.10　(2)0.202　0.203 (3)在誤差允許范圍內，兩車的質量與速度的乘積之和保持不變，即m1v1＝(m1＋m2)v′ 6．某同學用如圖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

11、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球的水平射程應為______ cm. (2)在以下選項中，本次實驗不需要測量的有_______

12、_． A．水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離 B．A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球的質量(或兩球質量之比) 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)新應用題組] 7．某同學利用打點計時器和氣墊導軌做“探究碰撞中的動量變化的規(guī)律”的實驗，氣墊導軌裝置如圖6甲所示，所用的氣墊導軌裝置由導軌、滑塊、彈射架等組成．在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數量的小孔，向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導軌上，如圖乙所示，

13、這樣就大大減小了因滑塊和導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： ①安裝好氣墊導軌，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，使導軌水平； ②向氣墊導軌通入壓縮空氣； ③把打點計時器固定在緊靠氣墊導軌左端彈射架的外側，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； ④使滑塊1擠壓導軌左端彈射架上的橡皮繩； ⑤把滑塊2(所用滑塊1、2如圖丙所示)放在氣墊導軌的中間； ⑥先________，然后________，讓滑塊帶動紙帶一起運動； ⑦取下紙帶，重復步驟④⑤⑥，選出較理想的紙帶如圖丁所示； ⑧測得滑塊1(包括撞針)的質量310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質量為205 g；試著完善實驗步驟⑥的內容． (2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知，兩滑塊相互作用前總動量為________ kg·m/s；兩滑塊相互作用以后總動量為______ kg·m/s(保留三位有效數字)． (3)試說明(2)問中兩結果不完全相等的主要原因是________________________________________． 答案　(1)接通打點計時器的電源　放開滑塊1　(2)0.620　0.618　(3)紙帶與打點計時器的限位孔有摩擦