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1、第十六章动量守恒定律§16.1实验:探究碰撞中的不变量【学习目标】1.会结合己掌握的知识探索碰撞前后的不变量；2.通过实验找到碰撞前后的不变量。【重点和难点】用实验的方法探究碰撞中的不变量。【自主预习】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，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一•维碰撞。2.怎样找出不变量？说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后物体的速度一般要发生变化，因此要找出碰撞中的不变最，应考虑到质量与速度的各种组合。二、需要考虑的问题1.在“探究碰撞中的不变量”的实验中，即如何保证两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞Z后述沿这条直线运动？2.怎
2、样才能保证碰撞是一维的？3.关于实验数据的处理列表：如果小球碰撞后运动的速度与原来的方向，贝归如果小球碰撞后运动的速度与原来的方向，贝山碰撞前碰撞后质量m】m2Hl]m2速度mv2mvv/m【参考案例一】利川气热导轨实现一维碰撞1.实验原理：2.质量的测量：3.速度的测量:4.可以进行以下三种碰撞情形:甲乙丙【例1］在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验吋，左侧滑块质量g=170g,右侧滑块质量加2=110g,挡光片宽度为3.00cm,两滑块Z间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起,如图1一2所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时
3、间分别为A/i=0.32s,A/2=0.21So（1）则两滑块的速度分别为=m/s,心=m/So（2）烧断细线前加1力+加劝=kg?m/s,（3）烧断细线后加刃?=_kym/s。（4）町得到的结论是。【参考案例二】利川等长悬绳悬挂等大的小球实现一维碰撞。1.实验原理：2.质量的测量:3.速度的测量:【例2】某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则:（1）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.市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）已知两球A和B的质量之比为2：1,如图
4、所示，开始吋A球从与竖直成45°角的位置静止释放，Z后两球粘在一起向右摆动，最大摆角为30°,如果木实验允许的最大误差是±4%,试分析碰撞前后两球的质量与速度乘积Z和是否保持不变?【参考案例三】利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小午实现一维碰撞，两小-车碰撞分别装上撞针和橡皮泥。1.实验原理：2•质量的测量:1.速度的测量:长木板、【例3】某同学设计了一个用打点计时器探究碰播过程中不变量的实验：在小年A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使Z做匀速直线运动，然后与原來静止在前方的小车B相碰并粘合成一休，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源
5、频率为50Hz,长木板F垫着小木片用以平衡摩擦力。橡皮泥（打打点计时器纸輕/7777777777777777^77^777^77777777777777777777777777⑴若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间的距离标在图上，A为运动起点的第一点，则应选段来计算A碰撞前的速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度。ABCDE>
6、<►!<8.40cm10.50cm9.08cm6.95cm⑵已测得小车A的质暈777j=0.40kg,小年B的质量m=0.20kg,由以上测量结果町得:碰前用1旳+加2辺=kgm/so碰后mV+m^y2=kgm/so⑶结论12【思考题】为探究
7、物体间发牛相互作川时的不变量，某同学设计了如下的实验：把两个人小相等,质量不同的金属小球，及轻弹簧放在水平放置的槽形光滑轨道内，弹簧处于压缩状态，用细线拴住，将两小球置于弹簧两端，示意图如卞图所示.现将细线烧断，观察两球的运动情况,进行必要的测量，寻找作用过程的不变量。(1)要进行测量还需要的器材有⑵需要直接测量的数据(3)需要验算的表达式如何表示？1.531mJgL1.553inJgL1.4%【例2】【例3】答案：(1)BCDE(2)0.420.417(3)在碰撞中的不变量为质就与速度乘积之和.【思考题】解析:本实验是将“探究碰撞中的不变量”的知识和方法进行迁移，来“探究相
8、互作用过程中的不变量”，两球弹开过程中受到弹簧的作用力，为确保作用力始终在同一直线上，将两球放在槽形轨道内，弹簧弹开后，两球离开槽做平抛运动,两球做平抛运动的时间u
9、细为槽离地面的高度),根据平抛运动的规律，两球的水平即匕媾冷=“媾Xg所以本实验中只需测量XpX2即可，测量X2时需要记录两小球的落点的位置，故需要直尺、纸、复写纸.图钉、细线、铅锤、木板等，若要^^m1x1=m2x2,^^m1x21=m2x22,^<玉=乜•…是否成立还需天平测量两球的质量Ri"m2
