2017-2018学年高中物理 第1章 碰撞与动量守恒 1.2 探究动量守恒定律 课时1 探究物体碰撞时动量变化的规律学案 沪科版选修3-5.doc

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1、课时1　探究物体碰撞时动量变化的规律[学习目标]1.探究物体碰撞时动量变化的规律.2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法．一、实验原理为了使问题简化，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m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度方向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撞前的总动量p＝m1v1＋m2v2碰撞后总动量p′＝m1v1′＋m2v2′看一看p与

2、p′有什么关系？二、实验设计1．实验设计要考虑的问题(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．图1图2(1)质量的测量：用天平测量．(2)速度的

3、测量：用光电计时器测量．设Δs为滑块上挡光条的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上挡光条经过光电门的时间，则v＝.三、实验步骤和数据处理1．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间发生碰撞，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．图34．如图4

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，相碰后粘在一起，测出它们的质量和速度，将实验结果记入相应的表格．图45．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m(kg)m1m2m1m2速度v(m·s－1)v1v2v1′v2′mv(kg·

5、m·s－1)m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′结论实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变．四、注意事项1．保证两个物体碰撞前沿同一直线，碰撞后仍沿同一直线运动．2．调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平.例1　某同学利用气垫导轨做“探究物体碰撞时动量变化的规律”的实验．气垫导轨装置如图5所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．图5(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通光电计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的

6、中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2相碰撞，碰撞后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间：滑块1通过光电门1的挡光时间为Δt1＝10.01ms，通过光电门2的挡光时间为Δt2＝49.99ms，滑块2通过光电门2的挡光时间为Δt3＝8.35ms；⑧测出挡光片的宽度d＝5mm，测得滑块1的质量为m1＝300g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200g；(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作

7、用是：A．________________________________________________________________________；B．________________________________________________________________________.②碰撞前滑块1的速度v1为__________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为__________m/s；滑块2的速度v3为__________m/s；(结果均保留两位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同

8、学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)a．________________________________________________________________________；b．____________________________________________________________