2013版物理《学习方略》配套课件16.1实验：探究碰撞中的不变量(人教版选修3-5)

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易错警示培优
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课堂对点练习
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课后课时精练11谢谢观看！ Nhomakorabea4
1．怎样才能保证碰撞是一维的？ 提示：利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直线上运动， 也可以利用长木板限定物体在同一直线上运动，或使两物体重 心连线与速度方向共线。
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课堂合作探究
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探究碰撞中的不变量实验的设计思路 1．保证碰撞是一维的。 2．由于一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有 物体的质量和速度，而质量可以通过天平测得，所以实验设计 的关键所在是碰撞前后物体的瞬时速度的测量。
第十六章 动量守恒定律
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第1节 实验：探究碰撞中的不变量
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课前自主学习
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一、实验的基本思路 1．两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。在这种碰撞中，与物体运动 有关的物理量有物体的 质量 和 速度 。 2．我们寻找的物理量必须在各种碰撞的情况下 都 不改变 ，这样才称得上是“不变量”。

• 碰前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s。 • 碰后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s。 • (3)结论______________。
• 【答案】(1)BC DE
• (2)0.420 0.417 (3)误差允许的范围内， 碰前的质量与速度乘积之和等于碰后的质 量与速度乘积之和，即碰撞过程中不变量 为质量与速度乘积之和。
• 2．实验步骤 • (1)用天平分别测出两滑块的质量m1、m2，用刻度尺测
出挡光片的宽度Δx。 • (2)如图16－1－3所示，调节气垫导轨，使其水平。
• (3)按说明书连接好光电计时器与光电门，设计好测量挡。
• (4)如图16－1－4所示，把中间夹有弯形弹簧片的两只 滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的线，记 录两挡光片通过光电门的时间Δt1、Δt2，求出两滑块的 速度，将实验结果记入表中。
• 3．如何处理实验数据？ • 将实验中测得的数据填入下表中，然后探究不变量。
• 说明：因为速度是矢量，将速度填入表格 时，应注意速度的方向。先设某一方向为 正，沿正方向的速度取正值，沿相反方向 的速度取负值。
• 【例1】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16－1－1 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。
• 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。
• 知识点2 需要考虑的问题
• 1．怎样才能保证碰撞是一维的？

6、如图所示，在“探究碰撞中的不变量”实验中， P为入射球A未与被碰球B碰撞时的落点，M为它与B球 碰后的落点，N为B球的落点，这个实验对小球质量
MA和MB的要求是MA__＞____MB（填“＞”“=”或
“＜”）为了能用OP长度表示球A的初速度，OM和 O`N长度分别表示球A和球B的末速度，则必须做到 _______，用图中标出的符号和测出的数据列出不变 量的表达式为_______________。并讨论：三个落地
方案二：带细线的小球(两套)、铁架台、天平、 量角器、坐标纸、胶布等。
方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车 (两个)、天平、撞针、橡皮泥。
五、实验记录
根据实验记录的数据，如下表所示，找出碰撞中的 “不变量”。
碰撞前
碰撞后
质量 m(kg)
m1 m2
m1
m2
速度 v(m/s)
v1
v2
v1′
v2′
点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是
否有关？
斜槽末端点的切线水平，两球球心 碰前处于等高点，即发生对心正碰
mAOP=mAOM+mBO’N
OP与小球的质量无关，OM和ON与 小球的质量有关
四、实验器材
方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两 个(带挡光片)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞 架、胶布、撞针、橡皮泥。
第1节 实验：探究碰撞中的不变量
一、生活中的碰撞 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现
象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化．
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．
碰撞是常见的现象，那么碰撞前后是否有什 么物理量保持不变？物理学中研究运动过程中的 守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究 碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)．

1v1ʹ + m2v2ʹ = m1v1ʹ2 + m2v2ʹ2 =
v1' v2' m1 m2
m2 = 4 v2ʹ = 6
2. 实验结论
经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质 量与速度的乘积，即
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
方案二：摆球测速原理
如图把两个小球用线悬起来，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，从而算出落下时的速度；测量被撞 小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。也可以用贴胶布等方法增大两球 碰撞时的能量损失。
测速原理
保证两绳等 长
θ β
橡皮泥
单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得碰撞前A速 度为
方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 。
实验步骤
不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1. 用天平测相关质量； 2. 安装实验装置； 3. 使物体发生碰撞； 4. 测量或读出相关物理量，计算有关速度； 5. 改变碰撞条件，重复步骤 3、4； 6. 进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量； 7. 整理器材，结束实验。
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 ________________________________________