161实验：探究碰撞中的不变量

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1、16.1实验：探究碰撞中的不变量高三年级物理3・5第1节编者：高三物理组第十六章动量守恒定律第一节实验：探究碰撞中的不变量【学习目标】1、了解探究碰撞中的不变量的基本思路和实验方法。2、体验探究自然规律的过程。3、探究一维碰撞中的不变量。【学习重点】用实验的方法探究碰撞中的不变量。【学习难点】用实验的方法探究碰撞中的不变量。【知识自主梳理】一、实验的基本思路1、一维碰撞：两个物体碰撞前沿运动，碰撞后运动，这种碰撞叫做一维碰撞。2、探寻守恒量：在一维碰撞的前提下，设两个物体的质量分别为ml.m2,碰撞前它们的速度分别为vl、v2,碰撞后的速度分别为v‘1、v‘2o(1)

2、物体质量与各自速度的乘积之和是否为不变量。即是否有mlvl+m2v2=?2(2)物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量。即是否有mlv21+m2v2=?vv(3)物体速度与其质量之比的和是否为不变量。即是否有mlm2二、实验方案设计方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞，实验装置如下图所示。方案三：利用小车在光滑桌面碰撞另一个静止的小车实现一维碰撞,实验装置如下图所示。Ax1、速度的测量：v=Ax为滑块上挡光片的,At为光电计时器显示的挡光片经过At的时间。2、各种碰撞情景：滑块上装弹性片、贴胶片或橡皮泥等，达到碰撞后弹开或粘在一起的效果。方案二：利用等长悬绳

3、挂等大的小球实现一维碰撞，实验装置如下图所示。把两个小球用线悬起来，一个小球静止,拉起另一个小球，放开后它们相碰。s1、速度的测量2,式中S为运动时纸带上各点之间的距离，t为通过S所用的时t间。2、碰撞情景：静止的小车上装上橡皮泥，运动的小车上装上撞针，让它们碰撞后粘在一起。三、数据处理1、将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中，从上表中的三个关系中，找岀碰撞前和碰撞后相等的关系量。2、结论:m与速度v的乘积Z和，即m：lvl+m2v2=。【考点题型设计】例1、某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验來寻找碰撞前后的不变量：打点计时器、低压交流电源(频率为50Hz

4、)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平。该同学设计的实验步骤如下：A、用天平测岀小车A的质量为mA=0.4kg、小车B的质量为mB=0.2kgB、更换纸带重复操作三次C、小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车B放在长木板中间D、把长木板平放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源E、接通电源，并给小车A—定的初速度vA(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来o(2)打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如图所示，根据这些数据完成下表。1、速度的测量：v2gl?l-cos9?,式中I为,0为小球被拉起或被撞小球摆起的角度。2、各种

5、碰撞情景：可采用在小球上贴胶片的方式来改变碰撞中的能量损失。1高三年级物理3・5第1节编者：高三物理组(1)例2、某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找守恒量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图屮0是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P'为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B

6、球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点,若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP',米尺的零点与0点对齐。1、（多选）在利用气垫导轨探究碰撞屮的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差（）A、导轨安放不水平B、滑块上挡光板倾斜C、两滑块质量不相等D、两滑块碰后连在一起2、用如图所示的装置可以完成“探究碰撞中的不变量”实验。若实验中选取的A、B两球半径相同，为了使A、B发生一维碰撞，应使两球悬线长度,悬点QI、Q2之间的距离等于o3、如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随

7、即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电源频率为50Hz,则碰撞前甲车速度大小为m/s,碰撞后的共同速度大小为m/so⑴碰撞后B球的水平射程应为emo(2)若mv为守恒量,在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量()A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到0点的距离A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到0点的距离C、测量A球或B球的直径D、测量A球和B球的质量E、测量G点相对于水平槽面的高度(3)实验中，对入対小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的