第一节---实验：探究碰撞中的不变量

沛县张寨中学高三物理活动单主备人：李晴1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．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．◆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：（1）22112211vmvmvmvm（2）222211222211vmvmvmvm（3）22112211mvmvmvmv分析：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．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？沛县张寨中学高三物理活动单主备人：李晴2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16.1-5)，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。沛县张寨中学高三物理活动单主备人：李晴3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。(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”)(2)已测得小车A的质量mA=0.40kg,小车B的质量mB=0.20kg,由以上测量结果可得碰前BBAAvmvmkg·m/s碰后,,BBAAvmvmkg·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沛县张寨中学高三物理活动单主备人：李晴4（2）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P1、P2、…Pn,则落点的平均位置12...nopopopopnD.尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置(3)若已知入射小球与被碰小球的质量之比为12:8:3mm，OP=20cm,PN=16cm,则OM的值大约等于多少,本实验才算达到实验目的?4、有两个小球a、b在水平桌面上发生碰撞,在满足下列条件时能够发生一维碰撞的是()A.小球a静止,另一个小球b经过a球时刚好能擦到a球的边缘B.小球a静止,另一个小球b沿着a、b两球球心连线去碰a球C.相碰时,相互作用力的方向沿着球心连线D.相碰时,相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上