《实验探究碰撞中的不变量》课件.pptx

《《实验探究碰撞中的不变量》课件.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十六章：动量守恒定律第1节：实验：探究碰撞中的不变量台球的各种花式打法碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)？一、探究碰撞中的不变量一维碰撞：碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。3.各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞2.速度的测量：v＝Δx/Δt，式中Δx为滑块(挡光片)的宽度，Δt

2、为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。1.质量的测量：用天平测量。方案二：摆球测速原理如图把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得碰撞前A速度为，碰撞后速度为橡皮泥θβ保证两绳等长测速原理方案三：打点计时器测速原理将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞

3、针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。hh斜槽末端切向水平平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为⊿t，可得速度为v=XOP/⊿t为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB落点确定：方案四：利用斜槽探究不变量二、猜想碰撞中的不变量两物体质量与速度的乘积之和，即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′是否成立？或者质量与速度平方乘积之和即m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2是否成立？还是有其他的可能？或者成立？方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、

4、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。实验器材不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：1.用天平测相关质量；2.安装实验装置；3.使物体发生碰撞；4.测量或读出相关物理量，计算有关速度；5.改变碰撞条件，重复步骤3、4；6.进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量；7.整理器材，结束实验。实验步骤1．实验数据的处理实验数据的处理和实验结论为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后探究不变量。碰撞前碰撞后质量m1=4m

5、2=4m1=4m2=4速度v1=9v2=0v1ʹ=3v2ʹ=6mvm1v1+m2v2=m1v1ʹ+m2v2ʹ=mv2m1v12+m2v22=m1v1ʹ2+m2v2ʹ2=v/m实验记录及分析a─1经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′2.实验结论1．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。2．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。3．若利用摆球进行实验，两小球静放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

6、同一竖直面内。4．碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求。注意事项课堂练习1、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，已知光电门的宽度为L，两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动，经过光电门的时间各自为⊿tA和⊿tB，碰撞后，滑块B和A先后以⊿tB’和⊿tA’经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是________________________________________2、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推

7、动小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则应选_______段来计算A的碰前速度，应选______段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)。(2)已测得小车A的质量m1=