16.1 实验探究碰撞中不变量.doc

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．会结合已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。 【】 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量，应考虑到质量与速度的各种组合。 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，碰撞之后还沿这条直线运动？ ．怎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_____，则：如果小球碰撞后运动的速度与原来的方向______，则：　 碰撞后 质量 m1 m2 m1 m2 速度 　 　 　 　 mv 　 　 　 　 mv2 　 　 　 　 v/m 　 　 　 　 　 　 　 　 【参考案例一】利用气垫导轨实现一维碰撞 1．2．质量的测量： ．速度的测量：．【例1】在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1＝170 g，右侧滑块质量m2＝110 g，挡光片宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图1－2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间分别为Δt1＝0.32 s，Δt2＝0.21 s。 （1）则两滑块的速度分别为v′1＝________ m/s，v′2＝________ m/s。（2）烧断细线前m1v1＋m2v2＝________ kg·m/s，（3）烧断细线后m1v′1＋m2v′2＝__________ kg·m/s。 （4）可得到的结论是_______________________________。 参考案例二．2．质量的测量： ．速度的测量：【例】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）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？ 【参考案例三】 利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞，两小车碰撞分别装上撞针和橡皮泥。 1．2．质量的测量： ．速度的测量：【例】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使之做匀速直线运动，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频率为50 Hz，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。 (2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以上测量结果可得： 碰前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s。 碰后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s。 (3)结论______________。 【思考题】为探究物体间发生相互作用时的不变量,某同学设计了如下的实验：把两个大小相等,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,示意图如下图所示. 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________________(2)需要直接测量的数据___________________.(3)需要验算的表达式如何表示? 【思考题】 5 橡皮泥 撞针