探究碰撞中的不变量1专用课件.ppt

碰撞是自然界中常见的现象。两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。微观粒子之间更是由于相互碰撞而改变能量，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。 (1)质量的测量：用天平测量质量。 (2)速度的测量：利用公式v＝Δx/Δt ，式中Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门时的时间。 (3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。 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＝170g，右侧滑块质量m2＝110g，挡光片宽度为3.00cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示。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＝0.32s，Δt2＝0.21s。则两滑块的速度分别为v1′＝________ m/s，v2′＝______m/s。烧断细线前m1v1＋m2v2＝_____kg·m/s，烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s。可得到的结论是________。 2 用天平、气垫导轨(带光电计时器和两个滑块)探究物体间发生相互作用时的不变量，本实验可用自动照相机代替打点计时器(闪光频率为10 Hz)，步骤方法如下：用天平、气垫导轨(带光电计时器和两个滑块)探究物体间发生相互作用时的不变量，本实验可用自动照相机代替打点计时器(闪光频率为10 Hz)，步骤方法如下： * * 第十六章 动量守恒定律 1 实验：探究碰撞中的不变量 碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？ 1、一维碰撞 我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．这种碰撞叫做一维碰撞． 如图所示，A、B是悬挂起 来的钢球，把小球A拉起使其悬 线与竖直线夹一角度a，放开后 A球运动到最低点与B球发生碰 撞，碰后B球摆幅为β角． 如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度； 如果mAmB，碰后A、B两球一起向右摆动； 如果mAmB，碰后A球反弹、B球向右摆动． 以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同． 2．追寻不变量 在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度． 设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1’、v2’． 规定某一速度方向为正． 碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测： ①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”． ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量． 1．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; 2．用天平测量物体的质量； 3．测量两个物体在碰撞前后的速度． 速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件． 图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L．气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置． 当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v=L/t． 1．方案一 利用气垫导轨实现一维碰撞，实验装置如图所示。 M1v’1+m2v’2= m1v1+m2v2= mv V2’= V1’= V2= V1= 速度 v/m M1v’12+m2v’22= m1v12+m2v22= mv2 m2= m1= m2= m1= 质量 碰撞后 碰撞前 实验记录及分析(a-1) m1v1+m2v2= m1v1+m2v2= mv V2= V1= V2= V1= 速度 v/m m1v12+m2v22= m1v12+m2v22= mv2 m2= m1= m2= m1= 质量 碰撞后 碰撞前 实验记录及分析(a-2) 从上表中的三个关系中，找出碰撞前和碰撞后相等的关系量。 2．结论：在实验误差允许的范围内，碰撞前、后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积之和，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡