碰撞中的动量守恒1.ppt

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1、名人名言名人名言 这些看起来天壤之别的运动，遵从着这些看起来天壤之别的运动，遵从着一条相同的科学规律一条相同的科学规律动量守恒定律。动量守恒定律。想像远比知识重要，知识有涯，而想像远比知识重要，知识有涯，而想像能环抱整个世界。想像能环抱整个世界。爱因斯坦爱因斯坦生活实例生活实例问题起因问题起因 大量事实表明，大量事实表明，A A、B B两物体碰撞后，速两物体碰撞后，速度发生了变化，当改变度发生了变化，当改变A A、B B两物体的质量时，两物体的质量时，速度变化的情况也有所不同。那么，碰撞前速度变化的情况也有所不同。那么，碰撞前后存在什么不变量呢？后存在什么不变量呢？最简单的碰撞情形：最简单的碰

2、撞情形：A A、B B两物体碰撞前后沿同一条直线运两物体碰撞前后沿同一条直线运动，即一维碰撞。动，即一维碰撞。实验思路实验思路1 1 1 1、建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两、建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两、建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两、建立模型：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，碰撞之后还沿个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿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，且方向同向为正，反向为负；同一直线运动，且方向同向为正，反向为负；同一直线运动，且方向同向为正，反向为

3、负；同一直线运动，且方向同向为正，反向为负；2 2 2 2、用天平测量物体的质量；、用天平测量物体的质量；、用天平测量物体的质量；、用天平测量物体的质量；3 3 3 3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？测速原理测速原理1 1 光电门测速：测出滑块经过光电门的光电门测速：测出滑块经过光电门的时间时间t t，则滑块匀速运动的速度为，则滑块匀速运动的速度为v=L/tv=L/t气垫导轨气垫导轨气垫导轨气垫导轨碰撞滑块碰撞滑块碰撞滑块碰撞滑块光电门光电门光电门光电门L L L L 单摆测速：设摆

4、绳长为单摆测速：设摆绳长为L L，测出摆角，测出摆角和和，机械能守恒可得速度为，机械能守恒可得速度为橡皮泥橡皮泥橡皮泥橡皮泥保证两绳等保证两绳等保证两绳等保证两绳等长长长长测速原理测速原理2 2橡皮泥橡皮泥橡皮泥橡皮泥 打点计时器测速：测出相邻计数点间的打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离距离 X X，可得速度为，可得速度为v=X/t测速原理测速原理3 3碰撞可能有很多情形碰撞可能有很多情形碰撞可能有很多情形碰撞可能有很多情形1 1、两个质量相同的物体相碰撞，两个质、两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体相碰撞。量相差悬殊的物体相碰撞。2 2、两个速度大小相同、方向相反的物体、两个

5、速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞。相碰撞。3 3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开，碰后也可能粘在一起不再分开分开，碰后也可能粘在一起不再分开 寻找的不变量：必须在各种碰撞寻找的不变量：必须在各种碰撞的情况下都不改变。的情况下都不改变。实验实验步步骤骤不不论论采用哪种方案，采用哪种方案，实验过实验过程均可按程均可按实验实验方方案合理安排，参考步案合理安排，参考步骤骤如下：如下：1用天平用天平测测相关相关质质量量2安装安装实验实验装置装置3使物体使物体发发生碰撞生碰撞4测测量或量或读读出相

6、关物理量，出相关物理量，计计算有关速度算有关速度5改改变变碰撞条件，重复步碰撞条件，重复步骤骤3、4.6进进行数据行数据处处理，通理，通过过分析比分析比较较，找出碰撞，找出碰撞中的守恒量中的守恒量7整理器材，整理器材，结结束束实验实验注意事注意事项项1保保证证两物体两物体发发生的是一生的是一维维碰撞，即两个物碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直体碰撞前沿同一直线线运运动动，碰撞后仍沿同一直，碰撞后仍沿同一直线线运运动动2若利用气若利用气垫导轨进垫导轨进行行实验实验，调调整气整气垫导轨垫导轨时时注意利用水平注意利用水平仪仪确保确保导轨导轨水平水平3若利用若利用摆摆球球进进行行实验实验，两小球静放，两小

7、球静放时时球心球心应应在同一水平在同一水平线线上，且上，且刚刚好接触，好接触，摆线竖摆线竖直，直，将小球拉起后，两条将小球拉起后，两条摆线应摆线应在同一在同一竖竖直面内直面内4碰撞有很多情形我碰撞有很多情形我们寻们寻找的不找的不变变量必量必须须在各种碰撞情况下都不改在各种碰撞情况下都不改变变，才符合要求，才符合要求实验记录及分析实验记录及分析(a-1)碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后质量质量m1=m2=m1=m2=速度速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=M1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=M1v12+m2v22=v/m实验记录及分析实验记录及分析(a-2)碰撞前碰撞前碰撞

8、后碰撞后质量质量m1=m2=m1=m2=速度速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=M1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=M1v12+m2v22=v/m碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后质量质量m1=m2=m1=m2=速度速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m实验记录及分析实验记录及分析(a-3)碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后质量质量m1=m2=m1=m2=速度速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m实

9、验记录及分析实验记录及分析(a-4)碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后质量质量m1=m2=m1=m2=速度速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m实验记录及分析实验记录及分析(b)碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后质量质量m1=m2=m1=m2=速度速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m实验记录及分析实验记录及分析(c)实验结果实验结果 实验探究表明，实验探究表明，A A、B B两两物体碰撞前后的不变量为：物体碰撞前后的不变量为：

10、课堂练习课堂练习1 1 1 1、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中、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的不变量，已知光电门的宽度为的不变量，已知光电门的宽度为的不变量，已知光电门的宽度为L L L L，两滑块质量分，两滑块质量分，两滑块质量分，两滑块质量分别为别为别为别为m m m mA A A A和和和和m m m mB B B B,开始时滑块开始时滑块开始时滑块开始时滑块A A A A和和和和B B B B相向运动，经过光电相向运动，经过光电相向运动，经过光电相向运动

11、，经过光电门的时间各自为门的时间各自为门的时间各自为门的时间各自为t t t tA A A A和和和和t t t tB B B B，碰撞后，滑块，碰撞后，滑块，碰撞后，滑块，碰撞后，滑块B B B B和和和和A A A A先后以先后以先后以先后以t t t tB B B B和和和和t t t tA A A A 经过右侧光电门，如果实经过右侧光电门，如果实经过右侧光电门，如果实经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和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

12、足的关系式保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是是是是_2 2 2 2、某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则（某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则（某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则（某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则（1 1 1 1）下列说法正确的是）下列说法正确的是）下列说法正确的是）下列说法正确的是()()()()A A A A悬挂两球的细绳长度要适当，且等长悬挂两球的细绳长度要适当，且等长悬挂两球的细绳长度要适当，且等长悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B

13、 B B B由静止释放小球以便较准确地计算小由静止释放小球以便较准确地计算小由静止释放小球以便较准确地计算小由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度球碰前的速度球碰前的速度球碰前的速度C C C C两小球必须都是钢性球，且质量相同两小球必须都是钢性球，且质量相同两小球必须都是钢性球，且质量相同两小球必须都是钢性球，且质量相同D D D D两小球碰后可以粘合在一起共同运动两小球碰后可以粘合在一起共同运动两小球碰后可以粘合在一起共同运动两小球碰后可以粘合在一起共同运动（2 2 2 2）已知两球）已知两球）已知两球）已知两球A A A A和和和和B B B B的质量之比为的质量之比为的质量之比为

14、的质量之比为2 2 2 2：1 1 1 1，如图所示，开始时，如图所示，开始时，如图所示，开始时，如图所示，开始时A A A A球从与竖直成球从与竖直成球从与竖直成球从与竖直成454545450 0 0 0角的角的角的角的位置静止释放，之后两球粘在一起向右摆动，最大摆角为位置静止释放，之后两球粘在一起向右摆动，最大摆角为位置静止释放，之后两球粘在一起向右摆动，最大摆角为位置静止释放，之后两球粘在一起向右摆动，最大摆角为303030300 0 0 0，如果本实验允许的，如果本实验允许的，如果本实验允许的，如果本实验允许的最大误差是最大误差是最大误差是最大误差是4%4%4%4%，试分析碰撞前后两球

15、的质量与速度乘积之和是否保持不变？，试分析碰撞前后两球的质量与速度乘积之和是否保持不变？，试分析碰撞前后两球的质量与速度乘积之和是否保持不变？，试分析碰撞前后两球的质量与速度乘积之和是否保持不变？ABD1.531mgL1.531mgL1.553mgL1.553mgL1.4%1.4%课堂练习课堂练习3 3 3 3、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A A A A的前端的前端的前端

16、的前端粘有橡皮泥，推动小车粘有橡皮泥，推动小车粘有橡皮泥，推动小车粘有橡皮泥，推动小车A A A A使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车B B B B相碰并粘相碰并粘相碰并粘相碰并粘合成一体，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A A A A后连着纸带，后连着纸带，后连着纸带，后连着纸带，电磁打点

17、计时器电源频率为电磁打点计时器电源频率为电磁打点计时器电源频率为电磁打点计时器电源频率为50Hz50Hz50Hz50Hz，测得小车，测得小车，测得小车，测得小车A A A A的质量为的质量为的质量为的质量为310g310g310g310g，小车，小车，小车，小车B(B(B(B(包括橡皮泥包括橡皮泥包括橡皮泥包括橡皮泥)的的的的质量为质量为质量为质量为205g205g205g205g，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为_ kgm/sk

18、gm/skgm/skgm/s；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为_ _ _ _ kgm/skgm/skgm/skgm/s(保留三位保留三位保留三位保留三位有效数字有效数字有效数字有效数字)。两结果不完全相等的主要原因是。两结果不完全相等的主要原因是。两结果不完全相等的主要原因是。两结果不完全相等的主要原因是_ _ _ _ 0.6200.6200.6180.618 纸带与打点计时器的限位孔及小车与木板间有摩擦。纸带与打点计时器的限位孔及小车与木板间有摩擦。纸带与打点

19、计时器的限位孔及小车与木板间有摩擦。纸带与打点计时器的限位孔及小车与木板间有摩擦。课堂练习课堂练习4 4 4 4、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、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、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、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 A A A的前端的前端的前端的前端粘有橡皮泥，推动小车粘有橡皮泥，推动小车粘有橡皮泥，推动小车粘有橡皮泥，推动小车A A A A使之做匀速运动使之做匀速运动使之做匀速运动使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车然后与原来静止在前方的小

20、车然后与原来静止在前方的小车然后与原来静止在前方的小车B B B B相碰并相碰并相碰并相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示。在小车在小车在小车在小车A A A A后连着纸带，电后连着纸带，电后连着纸带，电后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为磁打点计时器电源频率为磁打点计时器电源频率为磁打点计时器电源频率为50Hz50Hz50Hz50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦

21、力，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。(1)(1)(1)(1)若已得若已得若已得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，到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，A A A A为运动起始的第一点，则为运动起始的第一点，则为运动起始的第一点，则为运动起始的第一点，则应选应选应选应选_段来计算段来计算段来计算段来计算A A A A的碰前速度，应选的碰前速度，应选的碰前速度，应选的碰前速度，应选_段来计算段来计算段来计算段来计算A A A A和和和和B B B B碰后的共同速度碰后的共

22、同速度碰后的共同速度碰后的共同速度(以上两格填以上两格填以上两格填以上两格填“ABABABAB”或或或或“BCBCBCBC”或或或或“CDCDCDCD”或或或或“DEDEDEDE”)。(2)(2)(2)(2)已测得小车已测得小车已测得小车已测得小车A A A A的质量的质量的质量的质量m m m m1 1 1 1=0.40kg=0.40kg=0.40kg=0.40kg，小车，小车，小车，小车B B B B的的的的质量质量质量质量m m m m2 2 2 2=0.20kg,=0.20kg,=0.20kg,=0.20kg,由以上测量结果可得碰前总动量为由以上测量结果可得碰前总动量为由以上测量结果可

23、得碰前总动量为由以上测量结果可得碰前总动量为_kgkgkgkgm/sm/sm/sm/s，碰后总动量为碰后总动量为碰后总动量为碰后总动量为_kgkgkgkgm/sm/sm/sm/s BCBCBCBCDEDEDEDE0.4200.4200.4170.417课堂练习课堂练习9 9 9 9、用如图所示的装置进行探究碰撞中的不变量的实验：（用如图所示的装置进行探究碰撞中的不变量的实验：（用如图所示的装置进行探究碰撞中的不变量的实验：（用如图所示的装置进行探究碰撞中的不变量的实验：（1 1）先测出滑块）先测出滑块）先测出滑块）先测出滑块A A和和和和B B的质量的质量的质量的质量MM和和和和mm及滑块与桌

24、面的动摩擦因数及滑块与桌面的动摩擦因数及滑块与桌面的动摩擦因数及滑块与桌面的动摩擦因数，查出当地的重力加速度，查出当地的重力加速度，查出当地的重力加速度，查出当地的重力加速度g g；（；（；（；（2 2）用）用）用）用细线将滑块细线将滑块细线将滑块细线将滑块A A和和和和B B连接，使连接，使连接，使连接，使A A和和和和B B间的弹簧处于压缩状态，滑块间的弹簧处于压缩状态，滑块间的弹簧处于压缩状态，滑块间的弹簧处于压缩状态，滑块B B紧靠在桌边缘；紧靠在桌边缘；紧靠在桌边缘；紧靠在桌边缘；（3 3）剪断细线，测出滑块）剪断细线，测出滑块）剪断细线，测出滑块）剪断细线，测出滑块B B做平抛运动

25、落地时的水平位移为做平抛运动落地时的水平位移为做平抛运动落地时的水平位移为做平抛运动落地时的水平位移为X X1 1，滑块，滑块，滑块，滑块A A沿桌面沿桌面沿桌面沿桌面滑行的距离为滑行的距离为滑行的距离为滑行的距离为X X2 2。为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它的。为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它的。为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它的。为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它的字母字母字母字母_，如果碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等，须满，如果碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等，须满，如果碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等，须满，如果碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和相等，须满足的关系式是足的关系式是足的关系式是足的关系式是_ _ 还需测出桌面离地高度还需测出桌面离地高度还需测出桌面离地高度还需测出桌面离地高度h h课堂练习课堂练习