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实验探究碰撞中的不变量Last revision on 21 December 2020第十六章第十六章动量守恒定律动量守恒定律第一节第一节实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量学习目标学习目标1明确探究碰撞中的不变量的基本思路2掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法3掌握实验数据处理的方法合作探究合作探究一、实验的基本思路一、实验的基本思路1、一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后，这种碰撞叫做一维碰撞。2、追寻不变量：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的和物体的，设两个物体的质量分别为，碰撞前它们速度分别为，碰撞后的速度分别为；规定某一速度方向为正，碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：m2v2（1）m1v1 m2v2 m1v122 m2v22 m1v1（2）m1v12 m2v2（3）分析：v1vvv212m1m2m1m2碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量猜测结果：二、二、实验条件的保证、实验数据的测量实验条件的保证、实验数据的测量1、实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动；2、用测量物体的质量；3、测量物体的速度可以有哪些方法测速方案测速方案 1 1光电门测速光电门测速滑块上安装挡光板，挡光板有一定的宽度，设为 L气垫导轨上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为 t，则滑块相当于在 L 的位移上运动了时间 t，所以滑块匀速运动的速度 v=测速方案测速方案 2 2摆球测速摆球测速把两个小球用长为 L 的线悬起来，一个小球静止，拉起另一球，放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度，从而算出落的速度 V=；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被的速度 V=。测速方案测速方案 3 3打点计时器测速打点计时器测速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，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体(如课本图，通过纸带测出它们碰撞前后的速度。测速方案测速方案 4-4-平抛测速平抛测速个小下时撞后设重垂线所指的位置为 O,入射小球未发生碰撞时的落地点为 P,发生碰撞时入射小球落地点的平均位置为 M,被碰小球落地点的平均位置为 N,以小球的落地时间为单位,可以用 OM、OP、ON 的长度表示相应的速度。当堂训练：当堂训练：1、在课本参考案例(二)中，下列说法正确的是()A悬挂两球的细绳长度要适当，且等长 B由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度 C两小球必须都是钢性球，且质量相同 D两小球碰后可以粘合在一起共同运动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,使小车 A 做匀速运动,然后与原来静止的小车 B 相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。他设计的具体装置如图所示,在小车后连接着纸带,电磁打点计时器使用的电源频率为 50Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力。(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 为运动起点,则应该选择_段来计算小车 A 碰前的速度,应选择_段来计算小车 A 和小车 B碰后的共同速度。(以上空格均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已测得小车 A 的质量 mA=,小车 B 的质量 mB=,由以上测量结果可得碰前mAvAmBvB kgm/s碰后mAvA mBvB kgm/s(保留三位有效数字),3、（1）在利用平抛测速时，为了尽量准确找到碰撞中的不变量,以下要求正确的是（）A.入射小球的半径应该大于被碰小球的半径B.入射小球的半径应该等于被碰小球的半径C.入射小球每次应该从斜槽的同一位置由静止滑下D.斜槽末端必须是水平的（2）关于小球的落点,正确的是（）A.如果小球每次从斜槽的同一位置由静止滑下,重复几次的落点一定是完全重合的B.由于偶然因素存在,重复操作时小球的落点不会完全重合,但是落点应当比较密集C.测定落点 P 的位置时,如果几次落点的位置分别为 P1、P2、Pn,则落点的平均位置op op1op2.opnn D.尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置(3)若已知入射小球与被碰小球的质量之比为m1:m28:3，OP=20cm,PN=16cm,则 OM 的值大约等于多少,本实验才算达到实验目的4、有两个小球 a、b 在水平桌面上发生碰撞,在满足下列条件时能够发生一维碰撞的是()A.小球 a 静止,另一个小球 b 经过 a 球时刚好能擦到 a 球的边缘B.小球 a 静止,另一个小球b 沿着 a、b 两球球心连线去碰 a 球C.相碰时,相互作用力的方向沿着球心连线D.相碰时,相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上
