实验探究碰撞中的不变量.docx

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．明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 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． 掌握实验数据处理的方法． 合作探究 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 ， 这种碰撞叫做一维碰撞。 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 和物体的 ，设两个物体的质量分别为 ，碰撞前它们速度分别为 ， 碰撞后的速度分别为 ；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： m v ? m v ? m v? ? m v? 1 1 2 2 1 1 2 2 m 1 v 2 ? m v 2 1 2 2 ? m v?2 ? m 1 1 2 v? 2 2 1v 1 v v? v? ? 2 ? 1 ? 2 m m m m 1 2 1 2 分析： 把两个小球用长为 L 的线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度α，从而算出落下时 把两个小球用长为 L 的线悬起来，一个小球静止，拉起另 一个小球，放下 时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度α，从而算出落下时 的 速 度 V= ；测量被撞小球摆起的角度β，从而算出被撞 后 的 速 度 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． 猜测结果： 二、实验条件的保证、实验数据的测量 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 测量物体的质量； 3、测量物体的速度可以有哪些方法？ 测速方案 1——光电门测速 滑块上安装挡光板，挡光板有一定的宽度，设为 L．气垫导轨上安装有光控开关，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= 测速方案 2——摆球测速 V’= 。 测速方案 3——打点计时器测速 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皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体(如课本图，通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 测速方案 4 平抛测速 设重垂线所指的位置为O,入射小球未发生碰撞时的落地点为P,发生碰撞时入射小球落地点的平均位置为 M,被碰小球落地点的平均位置为 N,以小球的落地时间为单位,可以用 OM、 OP、ON 的长度表示相应的速度。 当堂训练： 1、在课本参考案例(二)中，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、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, 使小车 A 做匀速运动,然后与原来静止的小车 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,在小车后连接着纸带,电磁打点计时器使用的电源频率为 50Hz, 长木板垫着小木片以平衡摩擦力。 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 为运动起点, 则应该选 择 段来计算小车A 碰前的速度,应选择 段来计算小车A 和小车B 碰后的共同速度。(以上空格均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”) 已测得小车 A 的质量 mA=,小车B 的质量 mB=,由以上测量结果可 得碰前m v A A m v B B ? kg·m/s 碰后m v A , ? m v A B B , ? kg·m/s(保留三位有效数字) 3、（1）在利用平抛测速时，为了尽量准确找到碰撞中的不变量,以下要求正确的是（ ） A.入射小球的半径应该大于被碰小球的半径 B.入射小球的半径应该等于被碰小球的半径 C.入射小球每次应该从斜槽的同一位置由静止滑下 D.斜槽末端必须是水平的 关于小球的落点,正确的是（ ） A.如果小球每次从斜槽的同一位置由静止滑下,重复几次的落点一定是完全重合的B.由于偶然因素存在,重复操作时小球的落点不会完全重合,但是落点应当比较密集 C.测定落点 P 的位置时,如果几次落点的位置分别为 P 、P 1 2 、…Pn,则落点的平均位置 op ? op ? op 1 2 ? ... ? op n n D.尽可能用最小的圆把