高中物理第1章碰撞与动量守恒12探究动量守恒定律导学案沪科版选修3-5

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1、学案2探究动量守恒定律温故追本溯源推陈方可知新知识•储备区实验目的探究物体碰撞时动量变化的规律.猜想与假设为了使问题简化，这里先研究两个物体碰撞时动量变化的规律，碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动.设两个物体的质量分别为他、处，碰撞前的速度分别为旳、辺，碰撞后的速度分别为水、以，如果速度与我们规定的正方向一致取正值，相反取负值.根据实验求出两物体碰前动量p=rihv+miV2碰后动量//=IHVyf+/炖以看一看p与/有什么关系？实验设计1.实验设讣要考虑的问题(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上？(2)如何测定碰撞前、后两物体的速度？2.实验案例：气

2、垫导轨上的实验气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等.气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦产生的影响.(1)质量的测量：用天平测量.(2)速度的测量：用光电计时器测量.设为滑块(挡光条)的宽度，厶十为数字计时器显示的滑块(挡光条)经过光电门的时间,则卡基础自学落实重点互动探究学习•探究区实验步骤(1)如图2所示，调节气垫导轨，使其水平.是否水平可按如下方法检查：打开气泵

3、后，导轨上的滑块应该能保持静止.(2)按说明书连接好光电计时器与光电门.(3)如图3所示，在滑片上安装好弹性架.将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中I'可发生碰撞，碰撞后分别沿与各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度•测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中.(4)如图4所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后发生碰撞,将实验结果记入相应的表格.(5)在滑块上安装好撞针及橡皮泥后，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，然后一起运动经过另一光电门，测

4、出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中.(6)根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞时动量变化的规律.气垫导轨实验数据记录表碰撞前碰撞后质量/77（kg）nhnhnhnk速度r(m•s_1)VlVzVl1V-//zzr(kg•m•s')//hv+nhv2niv+//kv2f结论实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变.典例分析【例11为了探究物体碰撞时动量变化的规律，实验最好在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动，使实验的可靠性及准确度得以提高.在某次实验中，人〃两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用频闪摄像的方法每隔0

5、.4秒的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的持续时间很短，可以忽略，如图5所示,已知力、〃之间的质量关系是加=1.5加，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，〃原来处于静止状态，设/I、〃滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内运动（以滑块上的箭头位置为准），试根据闪光照片求出：0102030405060708090100110120130cm■■―■L」L•ouLABABABA图5仃力、〃两滑块碰撞前后的速度各为多少？（2）根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后，两个滑块的质量与速度的乘积和是否不变.解析（1）分析题图可知r,As

6、/0.2/,VB=―=—ni/s=0・5m/s；碰撞后彳,•,△s/0.3,―,va=—j-m/s=0.7bm/s.从发生碰撞到第二次拍摄照片时，畀运动的时间是As/0.15t—；=nryr-S=0・2SVa0.75由此可知，从第一张拍摄照片到发生碰撞的时I'可为广2=(0.4—0.2)s=0・2s则碰撞前〃物体的速度为As/0.2,八，vl}=—-—m/s=l.0m/s12u.z由题意得内=0.⑵碰撞前：niAVA+ninVii=.5/flj碰撞后：niWA+皿加=0.75為+0.75加=1.5加，所以匕f+问必=加匕/+勿必',即碰撞前后两个物体总动量不变.答案见解析【例

7、2］某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量变化的规律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车力使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车〃相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图6所示.在小车/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.长木板小车小木片图6(1)若已得到打点纸带如图7所示，并测得各计数点间距离标在图上，力为运动起始的第一点.则应选段來计算小车畀的碰前速度，应选段來计算小车/和小车〃碰后的共同速度