2020届高考物理一轮复习(课件+作业) (1)

(2)为了研究两滑块所组成的系统在弹性碰撞和完全非 弹性碰撞两种情况下的动量关系，实验分两次进行。 第一次：让滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两 光电门间的某一适当位置。给A一个向右的初速度，通 过光电门1的时间为Δ t1，A与B碰撞后又分开，滑块A 再次通过光电门1的时间为Δ t2，滑块B通过光电门2的 时间为Δ t3。
【注意事项】 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正 碰”。 2.方案提醒： (1)若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注 意利用水平仪确保导轨水平。 (2)若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力。
(3)若利用平抛运动规律进行验证： 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。
OP t
，v′1=
OM ，
t
v′2= ON ，而动量守恒的表达式是：m1v1=m1v1′+
t
m2v2′所以若两球相碰前后的动量守恒，则有：
m1·OM+m2·ON=m1·OP 成立；小球做平抛运动，在竖
直方向上：h= 1 gt2，平抛运动时间：t= 2h ，设轨
2
g
道末端到木条的水平位置为x，小球做平抛运动的初速
否相等，若相等，则导轨水平。(2)以第一次实验为
例，要验证动量守恒，则m1v1=-m1v2+m2v3，滑块经过光
电门的速度用
m1 m1 m2
，则dt 计还算需，要则测m量1 的dt1物=-理m1量dt是2 +：m2滑dt块3，A即的总
t1 t2 t3
质量m1和滑块B的总质量m2 ，故选B、C。 (3)在第二 次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守恒，则应
(2)已知入射小球质量为m1，被碰小球质量为m2( m1 >m2)，甲同学建议用图甲所示的装置，由水平地板上 的白纸与复写纸记录两小球碰撞前后落点的位置，实 验中记下了O、M、P、N四个位置，如图甲所示，其中 P点是未放小球 m2时小球 m1被释放后落点的位置，若 采用图甲所示装置进行实验，若满足____________(用
【解析】(1)由于落点比较密集，又较多，每次测量距 离很难，确定落点平均位置的方法是最小圆法，用圆 规画一个尽可能小的圆把所有的落点圈在里面，圆心 即平均位置，这样可以减小偶然误差；为了保证小球 每次到达斜面末端时速度相同，应让小球每次从同一 位置由静止滑下；
(2)设落地时间为t，则有：v1=
实验七 验证动量守恒定律
【实验目的】 验证一维碰撞中的动量守恒定律。
【实验原理】
在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰 撞前、后物体的速度v1、v2、v′1、v′2，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。
【实验器材】
(4)小球A下落过程中，根据机械能守恒可知：mgH= 1 mv2；两球相碰时，由于两球相同，故碰后交换速
2
度，故B球速度为v；小球B碰后做平抛运动，由h= 1 gt2，水平位移L=vt，联立解得：L2=4hH；如果碰
2
撞中存在能量损失，则碰后B的速度小于v，所以图象
的斜率将小于4h。
答案：(1)11.30 (2)球的下边沿 (3)共面 (4)小于
6T
m1v=(m1+m2)v′，即：m1
s2 s1 4T
=(m1+m2)
s4 s3 ，整理
6T
得：m1 s2 s1 =(m1+m2)× s4 s3 ；
2
3
(3)在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，小车P质量
的测量值小于真实值，由p=mv可知，所测系统碰前的
动量小于碰撞后系统的动量。
(1)实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同 特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各 点到起点A的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应 选纸带上___________段来计算小车P的碰前速度。
(2)测得小车P(含橡皮泥)的质量为m1，小车Q(含橡皮 泥)的质量为m2，如果实验数据满足关系式 ______________，则可验证小车P、Q碰撞前后动量守 恒。 (3)如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所 测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将 _______(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。
m1、m2、OM、OP、ON表示)，则说明碰撞中动量守恒； 乙同学建议用图乙所示的实验装置，用垂直于小球下 落轨迹平面的竖直木板及白纸、复写纸记录两小球碰 撞前后落点的位置，实验中记下了O、A、B、C四个位 置(如图所示)，若满足___________ (用 m1、m2、OA、 OB、OC表示)，则说明碰撞中动量守恒；这两种方案你 认为_______(选填“甲”或“乙”)较好。
【解析】(1)两小车碰撞前小车P做匀速直线运动，在 相等时间内小车位移相等，由图示纸带可知，应选择 纸带上的BC段求出小车P碰撞前的速度。
(2)设打点计时器打点时间间隔为T，由图示纸带可
知，碰撞前小车的速度：v= s2 s1 ，碰撞后小车的速
度：v′=
s
4

s
3
4T
，如果碰撞前后系统动量守恒，则：
答案：(1)BC (2)m1 s2 s1 =(m1+m2)×s4 s3 ；
2
3
(3)偏小
【典例3】(2018·佛山模拟)某同学设想用如图甲所示 的装置，研究两个完全相同的小球碰撞时有无机械能 损失，设想如下：小球A用不可伸长的轻质细绳悬于O 点，当A摆到O点正下方的C点时恰好与桌面接触但无压 力，现将A球从Q点由静止释放，到达C点时刚好与静置 于桌面P点、与A完全相同的小球B碰撞，B平抛落至地
面。该同学测得Q到桌面的高度H、桌面到地面的高度h 及B平抛的水平位移L。
(1)若用游标卡尺测小球的直径d如图乙所示，则 d=_______cm； (2)测量小球下降的高度时，应该以球在位置Q时 ___________(选填“球的下边沿”或“球心”)到桌面 的距离为小球下降的高度H；
(3)思考发现，测小球直径并非必要步骤，要使A、B两 球对心正碰，只要让球A自由悬挂后处于C点，B球紧贴 A球放置，且P与O、Q、C三点构成的平面必须 。 (4)实验中改变H，多测几次H和L的数值，得到如图丙 所示的图线，如果两球碰撞过程中有机械能损失，则 该图线的斜率k_______(选填“大于”“等于”或“小 于”)4h。
方案二：利用长木板上两车碰撞完成一维碰撞实验 1.小车速度的测量：v= x ，式中Δ x是纸带上两计数
t
点间的距离，可用刻度尺测量，Δ t为小车经过Δ x的
时间，可由打点间隔算出。
2.验证的表达式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
方案三：利用等长摆球完成一维碰撞实验 1.摆球速度的测量：v= 2gh，式中h为小球释放时(或碰 撞后摆起的)高度，h可用刻度尺测量(也可由量角器和 摆长计算出)。 2.验证的表达式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
第二次：在两弹性碰撞架的前端贴上双面胶，同样让 滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的 某一适当位置。给A一个向右的初速度，通过光电门1 的时间为Δ t4，A与B碰撞后粘连在一起，滑块B通过光 电门2的时间为Δ t5。
为完成该实验，还必须测量的物理量有_______(填选 项前的字母)。 A.挡光片的宽度d B.滑块A的总质量m1 C.滑块B的总质量m2 D.光电门1到光电门2的间距L
(3)在第二次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中动量守 恒，则应该满足的表达式为_______(用已知量和测量 量表示)。 (4)在第一次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中机械能 守恒，则应该满足的表达式为_______(用已知量和测 量量表示)。
【解析】(1)检验气垫导轨是否水平的方法是使其中一
个滑块在导轨上运动，看滑块经过两光电门的时间是
【实验过程】 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
方案二：利用光滑长木板完成一维碰撞实验
方案三：利用等长摆球完成一维碰撞实验
方案四：利用斜槽滚球验证动量守恒定律
【数据处理】 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 1.滑块速度的测量：v= x ，式中Δ x为滑块挡光片的
t
宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δ t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′。
该满足的表达式为m1v4=(m1+m2)v5，滑块经过光电门的
速度用
d t
计算，则m1
d t
4
=(m1+m2)
d t
5
，即
m1 t 4
(m1 m2 ) 。 t5
(4)在第一次实验中若滑块A和B在碰撞的过程中机械能
守恒，则应该满足的表达式为：1
2
m1v12

1 2
m1v22

1 2
m 2 v32，
度：va= x ， va′= x ， vb′= x ，
2OB
2OC
2OA
g
g
g
如果碰撞过程动量守恒，则：mava=mava′+mbvb′，
即： m1 m1 m2 ；
OB OC OA
由于甲实验方法简单且数据处理方便，因此甲实验更
好一些。
答案：(1)用圆规画一个尽可能小的圆把所有的落点圈 在里面，圆心即平均位置 同一位置由静止开始 (2)m1OP=m1OM+m2ON
3.探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都 不变。
热点一 教材原型实验 【典例1】 (2019·曲靖模拟)用如图所示的装置可以 验证动量守恒定律，在滑块A和B相碰的端面上装上弹 性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。