【物理】2018届人教版第12章实验19　探究碰撞中的不变量教案 3页

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m和碰撞前、后物体的速度v、v′，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相等．‎ ‎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1安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．‎ 图1‎ ‎(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2所示．‎ 图2‎ ‎(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．‎ ‎1．[实验原理与实验操作](多选)如图3在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中，下列说法正确的是(　　)‎ 图3‎ A．悬挂两球的线长度要适当，且等长 B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度 C．两小球必须都是刚性球，且质量相同 D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动 ABD　[两线等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确；由于计算碰撞前速度时用到了mgh＝mv2－0，即初速度为0，B正确；本实验中对小球的弹性性能无要求，C错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确．]‎ ‎2．[实验数据处理及误差分析](2016·余姚选考模拟)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：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动．他设计的装置如图4甲所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力．‎ 图4‎ ‎(1)若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距(已标在图上)．A为运动的起点，则应选________段来计算A碰前的速度．应选________段来计算A和B碰后的共同速度(以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)．‎ ‎(2)已测得小车A的质量m1＝0.4 kg，小车B的质量为m2＝0.2 kg，则碰前两小车的总动量为________kg·m/s，碰后两小车的总动量为________ kg·m/s.‎ ‎【解析】　(1)从分析纸带上的打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算小车A碰前的速度．从CD段打点的情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选用DE段计算A和B碰后的共同速度．‎ ‎(2)小车A在碰撞前速度v0＝＝ m/s＝1.050 m/s 小车A在碰撞前的动量 p0＝m1v0＝0.4×1.050 kg·m/s＝0.420 kg·m/s 碰撞后A、B的共同速度 v＝＝ m/s＝0.695 m/s 碰撞后A、B的总动量 p＝(m1＋m2)v＝(0.2＋0.4)×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s ‎【答案】　(1)BC　DE　(2)0.420　0.417‎