高中物理选修3-5 §16-1实验、探究碰撞中的不变量li.ppt

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1、名人名言这些看起来天壤之别的运动，遵从着一条相同的科学规律——动量守恒定律。想像远比知识重要，知识有涯，而想像能环抱整个世界。——爱因斯坦§16.1实验：探究碰撞中的不变量生活实例生活中的各种碰撞现象撞车生活中的各种碰撞现象打桩机打桩生活中的各种碰撞现象钉钉子生活中的各种碰撞现象飞鸟撞飞机生活中的各种碰撞现象打网球生活中的各种碰撞现象拳击微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．问题起因大量事实表明，A、B两物体碰撞后，速度发生了变化，当改变A、B两物体的质量时，速度变化的情况也有所不同。那

2、么，碰撞前后存在什么不变量呢？最简单的碰撞情形：A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运动，即一维碰撞。探究目标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。实验思路1、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，碰撞之后还沿同一直线运动，且方向同向为正，反向为负；2、用天平测量物体的质量；3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？测速原理1光电门测速：测出滑块经过光电门的时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t气垫导轨

3、碰撞滑块光电门L单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得速度为橡皮泥θβ保证两绳等长测速原理2橡皮泥打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离⊿X，可得速度为v=⊿X/⊿t测速原理3频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为⊿t，可得速度为vA=XA/⊿t测速原理4hh斜槽末端切向水平平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为⊿t，可得速度为v=XOP/⊿t为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB落点确定：测速原理5平抛测速的其他

4、方案需测球的直径测速原理5碰撞可能有很多情形1、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。2、两个速度大小相同、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。3、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……寻找的不变量：必须在各种碰撞的情况下都不改变。实验猜想实验分析实验分析实验分析实验分析实验分析实验结果实验探究表明，A、B两物体碰撞前后的不变量为：课堂练习1、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L，两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑

5、块A和B相向运动，经过光电门的时间各自为⊿tA和⊿tB，碰撞后，滑块B和A先后以⊿tB’和⊿tA’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保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是________________________________________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．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

6、）已知两球A和B的质量之比为2：1，如图所示，开始时A球从与竖直成450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300，如果本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之和是否保持不变？ABD1.531m√gL1.553m√gL1.4%课堂练习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A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车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A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为

7、50Hz，测得小车A的质量为310g，小车B(包括橡皮泥)的质量为205g，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为___kg·m/s；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为______kg·m/s(保留三位有效数字)。两结果不完全相等的主要原因是___________________________________________________0.6200.618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A的前端粘有橡皮泥，推动

8、小车A使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车B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。在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。(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为运动起始的第一点，则应选_______段来计算A的碰前速度，应选______段来计算A和