1、1创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验实验17探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量2创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验原理实验原理在在一维碰撞中，测出物体的质量一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度和碰撞前后物体的速度v、v，找出碰撞前的动量，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量及碰撞后的动量pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒。，看碰撞前后动量是否守恒。实验器材实验器材方案方案一：一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、重物、弹簧片、细绳、弹气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。性碰
2、撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。方案方案二：二：带细线的摆球（两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。带细线的摆球（两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案方案三：三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车（两个）、天平、撞针、橡皮泥。光滑长木板、打点计时器、纸带、小车（两个）、天平、撞针、橡皮泥。方案方案四：四：斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸等。斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸等。3创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验步骤实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验（如图（如图1所示）所示）1.测质量：测质量：用天平测出滑块质
3、量。用天平测出滑块质量。2.安装：安装：正确安装好气垫导轨。正确安装好气垫导轨。3.实验：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（度（改变滑块的质量。改变滑块的质量。改变滑块的初速度大小和方向）。改变滑块的初速度大小和方向）。图图14创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破4.验证：验证：一维碰撞中的动量守恒。一维碰撞中的动量守恒。方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验（如图（如图2所示）所示）图图21.测质量：测质量：用天平测出两小球的质
4、量用天平测出两小球的质量m1、m2。2.安装：安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。3.实验：实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰。一个小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰。5创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破4.测速度：测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。5.改变条件：改变条件：改变碰撞条件，重复实验。改变碰撞条件，重复实验。6.验证：验证：一维碰
5、撞中的动量守恒。一维碰撞中的动量守恒。方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验（如图（如图3所示）所示）图图31.测质量：测质量：用天平测出两小车的质量。用天平测出两小车的质量。2.安装：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。车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。6创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破7创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破8创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破9创新设
6、计创新设计实验基础梳理实验热点突破注意事项注意事项1.前提条件前提条件碰撞碰撞的两物体应保证的两物体应保证“水平水平”和和“正碰正碰”。2.方案提醒方案提醒（1）若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。）若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。（2）若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆）若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。（3）若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩
7、擦力。）若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力。10创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破（4）若利用斜槽小球碰撞应注意：）若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；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；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；选质量较大的小球作为入射小球；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。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。3.探究结论探究结论寻找寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。11创新设计创新
8、设计实验基础梳理实验热点突破【例】【例】某同学用图某同学用图4甲所示装置通过半径相同的甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证两球的碰撞来验证mv的矢量的矢量和在碰撞中是守恒的。图中和在碰撞中是守恒的。图中PQ是斜槽，是斜槽，QR为水平槽。实验时先使为水平槽。实验时先使A球从斜槽上某球从斜槽上某一固定位置一固定位置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，重复上述操作述操作10次，得到次，得到10个落点痕迹。再把个落点痕迹。再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置球仍从
9、位置G由静止开始滚下，和由静止开始滚下，和B球碰撞后，球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作落点痕迹。重复这种操作10次。图甲中次。图甲中O点是水平槽末端点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影在记录纸上的垂直投影点，点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且放置方向平行于球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且放置方向平行于G、R、O所所在的平面，米尺的零点与在的平面，米尺的零点与O点对齐。点对齐。12创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破图图4（1）碰撞后）碰撞后B球的水平射程应取为球的水平射程应取为cm；（2）在以下选项中，哪些是
10、本次实验必须进行的测量）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量（填选项号）。（填选项号）。A.水平槽上未放水平槽上未放B球时，测量球时，测量A球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离B.A球与球与B球碰撞后，测量球碰撞后，测量A、B球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离C.测量测量A球和球和B球的质量（或两球质量之比）球的质量（或两球质量之比）D.测量测量G点相对水平槽面的高度点相对水平槽面的高度13创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破（3）实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是）实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是（）（
11、）A.释放点越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小释放点越低，小球所受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B.释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确的测量越准确C.释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小越小D.释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小14创新设计创新设计实
12、验基础梳理实验热点突破解析解析（1）用圆规画最小的圆把）用圆规画最小的圆把10个落点圈在里面，圆心位置就是小球落点平均个落点圈在里面，圆心位置就是小球落点平均位置。位置。（2）A、B选项测量了两球平抛运动的水平射程，有了水平射程才能表示两球在碰选项测量了两球平抛运动的水平射程，有了水平射程才能表示两球在碰撞前后的速率，而质量是必须测量的，所以必须测量的是撞前后的速率，而质量是必须测量的，所以必须测量的是A、B、C。（3）入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影）入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力影响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利
13、于减小误差，故响越小，可以较好地满足动量守恒的条件，有利于减小误差，故C正确。正确。答案答案（1）64.7（64.265.2）（）（2）ABC（3）C15创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破1.在做在做“验证动量守恒定律验证动量守恒定律”实验时，入射球实验时，入射球a的质量为的质量为m1，被碰球被碰球b的质量为的质量为m2，小球的半径为，小球的半径为r，各球的落地点如图，各球的落地点如图5所示，下列关于这个实验的说法正确的是（）所示，下列关于这个实验的说法正确的是（）A.入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球B.让入射球与被碰球连续让入
14、射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下不同的位置滚下C.要验证的表达式是要验证的表达式是m1ONm1OMm2OPD.要验证的表达式是要验证的表达式是m1OPm1OMm2ON图图516创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析在此装置中，应使入射球的质量大于被碰球的质量，防止入射球反弹或静在此装置中，应使入射球的质量大于被碰球的质量，防止入射球反弹或静止，故止，故A错误；入射球每次必须从斜槽的同一位置由静止滚下，保证每次碰撞都具错误；入射球每次必须从斜槽的同一位置由静止滚下，保证每次碰撞都具有相同的初动量，故有相同的初动量，故
15、B错误；两球做平抛运动时都具有相同的起点，故应验证的关错误；两球做平抛运动时都具有相同的起点，故应验证的关系式为：系式为：m1OPm1OMm2ON，D正确，正确，C错误。错误。答案答案D17创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破2.（201811月浙江选考）月浙江选考）小明做小明做“探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量”实验的装置如图实验的装置如图6所示，悬所示，悬挂在挂在O点的单摆由长为点的单摆由长为l的细线和直径为的细线和直径为d的小球的小球A组成，小球组成，小球A与放置在光滑支撑杆与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球上的直径相同的小球B发生对心碰撞，碰撞后小球发生对心碰撞，碰撞后小球A
16、继续摆动，小球继续摆动，小球B做平抛运动。做平抛运动。图图618创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破（1）小明用游标卡尺测小球）小明用游标卡尺测小球A直径如图直径如图7所示，则所示，则dmm。又测得了小球。又测得了小球A质量质量m1，细线长度，细线长度l，碰撞前小球，碰撞前小球A拉起的角度拉起的角度和碰撞后小球和碰撞后小球B做平抛运动的水平做平抛运动的水平位 移位 移 x、竖 直 下 落 高 度、竖 直 下 落 高 度 h。为 完 成 实 验，还 需 要 测 量 的 物 理 量 有。为 完 成 实 验，还 需 要 测 量 的 物 理 量 有 。图图7（2）若）若A、B两球碰后粘在一起形成新
17、单摆，其周期两球碰后粘在一起形成新单摆，其周期（选填（选填“小于小于”“”“等等于于”或或“大于大于”）粘合前单摆的周期（摆角小于）粘合前单摆的周期（摆角小于5）。）。19创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破答案答案（1）14.40小球小球B的质量的质量m2，碰撞后，碰撞后A球摆动的最大摆角球摆动的最大摆角（2）等于）等于20创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破3.（2018湖州模拟）湖州模拟）某同学用如图某同学用如图8所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球所示装置验证动量守恒定律，用轻质细线将小球1悬挂于悬挂于O点，使小球点，使小球1的球心到悬点的球心到悬点O的距离为的距离为L，
18、被碰小球，被碰小球2放在光滑的水平台面放在光滑的水平台面上。将小球上。将小球1从右方的从右方的A点（点（OA与竖直方向的夹角为与竖直方向的夹角为）由静止释放，摆到最低点）由静止释放，摆到最低点时恰与小球时恰与小球2发生正碰，碰撞后，小球发生正碰，碰撞后，小球1继续向左运动到继续向左运动到C位置，小球位置，小球2落到水平地落到水平地面上到台面边缘水平距离为面上到台面边缘水平距离为s的的D点。点。图图821创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破（1）实验中已经测得上述物理量中的）实验中已经测得上述物理量中的、L、s，为了验证两球碰撞过程动量守恒，为了验证两球碰撞过程动量守恒，还应该测量的物理量有
19、还应该测量的物理量有_。（2）请用测得的物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球）请用测得的物理量结合已知物理量来表示碰撞前后小球1、小球、小球2的动量的动量p1；p1；p2；p2。22创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析根据机械能守恒定律计算碰前和碰后小球根据机械能守恒定律计算碰前和碰后小球1的速度，根据平抛运动规律计算的速度，根据平抛运动规律计算碰后小球碰后小球2的速度，最后根据的速度，最后根据pmv计算各个动量值。计算各个动量值。23创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破4.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：在小车某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量
20、守恒定律的实验：在小车A的前端粘的前端粘有橡皮泥，推动小车有橡皮泥，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。他设计的装置如图并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的装置如图9甲所示。在小车甲所示。在小车A后连后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为着纸带，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，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。力。图图924创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破（1）若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（标在图上），则应选）若已测
21、得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（标在图上），则应选段来计算段来计算A碰前的速度。应选碰前的速度。应选段来计算段来计算A和和B碰后的共同速度（选填碰后的共同速度（选填“AB”或或“BC”或或“CD”或或“DE”）。）。（2）已测得小车）已测得小车A的质量的质量mA0.4 kg，小车，小车B的质量为的质量为mB0.2 kg。由以上测量结。由以上测量结果可得：碰前果可得：碰前mAvAkgm/s；碰后（；碰后（mAmB）v共共kgm/s。由。由此得出的结论是此得出的结论是_。（本题计算结果均保留三位有效数字）（本题计算结果均保留三位有效数字）25创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解
22、析（1）小车碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计）小车碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前的速度应选算小车碰前的速度应选BC段。段。CD段上所打的点由稀变密，可见在段上所打的点由稀变密，可见在CD段段A、B两小两小车相互碰撞。车相互碰撞。A、B碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，故应选故应选DE段计算碰后的速度。段计算碰后的速度。26创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破碰撞前：碰撞前：mAvA0.41.05 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后：（碰撞后：（mAmB）v共共0.600.695 kgm/s0.417 kgm/s由于由于0.4200.417由此得出的结论是：在误差允许的范围内，一维碰撞过程中，两物体的速度与质由此得出的结论是：在误差允许的范围内，一维碰撞过程中，两物体的速度与质量的乘积的和保持不变。量的乘积的和保持不变。答案答案（1）BCDE（2）0.4200.417结论见解析结论见解析27本节内容结束
