实验 探究碰撞中的不变量

图1
a.用天平分别测出滑块A a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB； 用天平分别测出滑块 的质量m b.调整气垫导轨,使导轨处于水平； b.调整气垫导轨,使导轨处于水平； 调整气垫导轨 c.在 c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧,用电动卡销 间放入一个被压缩的轻弹簧, 锁定,静止放置在气垫导轨上； 锁定,静止放置在气垫导轨上； d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1； 用刻度尺测出 e.按下电钮放开卡销 同时分别记录滑块A 按下电钮放开卡销, e.按下电钮放开卡销,同时分别记录滑块A、B运动 时间的计时器开始工作. 滑块分别碰撞C 时间的计时器开始工作.当A、B滑块分别碰撞C、 挡板时计时结束,记下A 分别到达C D挡板时计时结束,记下A、B分别到达C、D的运 动时间t 动时间t1和t2. . （1）实验中还应测量的物理量及其符号是 利用上述测量的实验数据, （2）利用上述测量的实验数据,验证动量守恒定 上式中算得的A 律的表达式是 ,上式中算得的A、B两滑块的 小并不完全相等, 动量大小并不完全相等,产生误差的原因有 (至 少答出两点). 少答出两点).
L1 L2 （2）验证动量守恒定律的表达式是 mA t = mB t , 1 2 产生误差的原因: 产生误差的原因:①L1、L2、mA、mB的数据测量误
差.②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程.③滑块并 没有考虑弹簧推动滑块的加速过程. 不是标准的匀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ直线运动, 不是标准的匀速直线运动,滑块与导轨间有少许摩 擦力. 擦力.
图2
实验步骤如下： 实验步骤如下： 安装好实验装置,做好测量前的准备, 安装好实验装置,做好测量前的准备,并记下重垂线 所指的位置O 所指的位置O. 第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下, 第一步,不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下, 2,让小球 并落在地面上.重复多次, 并落在地面上.重复多次, 用尽可能小的圆把小球的 所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置. 所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置. 第二步,把小球2放在斜槽前端边缘处的B点,让小球1 第二步,把小球2放在斜槽前端边缘处的B 让小球1 从A点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次,并使用与 点由静止滚下,使它们碰撞.重复多次, 第一步同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平 均位置. 均位置. 第三步, 第三步,用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置离 O点的距离,即线段 OM， ， 的长度. 点的距离, OP ON 的长度. 在上述实验中, 在上述实验中,

不论采用哪种方案，试验过程均可按试验方案合理安排，参 照环节如下： 1. 用天平测有关质量； 2. 安装试验装置； 3. 使物体发生碰撞； 4. 测量或读出有关物理量，计算有关速度； 5. 变化碰撞条件，反复环节 3、4； 6. 进行数据处理，经过分析比较，找出碰撞中旳守恒量； 7. 整顿器材，结束试验。
1.531m√gL
1.553m√gL
1.4%
4、某同学用如图所示装置经过半径相同旳A、B两球旳碰撞来 探究碰撞过程中旳不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实 验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到 位于水平地面旳统计纸上，留下痕迹，反复上述操作10次，
得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上接近槽末端旳地方，让A球仍 从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在统计纸上留下 各自旳落点痕迹，反复这种操作10次.图中O点是水平槽末端R在统计纸 上旳垂直投影点，B球落点痕迹如图所示，其中厘米刻度尺水平放置， 且平行于G、R、O所在旳平面，厘米刻度尺旳零点与O点对齐.
基本思绪 与物体运动有关旳物理量可能有哪些？ (一维碰撞) 碰撞前后哪个物理量可能是涉及多种情况旳碰撞
物体质量旳测量(天平)
碰撞前后物体速度旳测量(利用光电门或打点 计时器等)
1．试验数据旳处理
为了探究碰撞中旳不变量，将试验中测得旳物理 量填入如下表格，然后探究不变量。
m1 = 4
m2 = 4
v1 = 9
v2 = 0
m1v1 + m2v2 =
m1v12 + m2v22 = v1 v2 m1 m2
m1 = 4
m2 = 4
v1ʹ = 3
v2ʹ = 6
m1v1ʹ + m2v2ʹ =

实验17探究碰撞中的不变量实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′，找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒。

实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。

方案二：带细线的摆球(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。

方案四：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等。

实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(如图1所示)图11.测质量：用天平测出滑块质量。

2.安装：正确安装好气垫导轨。

3.实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量。

②改变滑块的初速度大小和方向)。

4.验证：一维碰撞中的动量守恒。

方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(如图2所示)图21.测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。

2.安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。

3.实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下后它们相碰。

4.测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。

5.改变条件：改变碰撞条件，重复实验。

6.验证：一维碰撞中的动量守恒。

方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(如图3所示)图31.测质量：用天平测出两小车的质量。

2.安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。

3.实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动。

4.测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v＝ΔxΔt算出速度。

5.改变条件：改变碰撞条件，重复实验。

6.验证：一维碰撞中的动量守恒。

求进行组装。
确定实验场地，确保实验过程中 不会受到外界干扰。
进行实验并记录数据
01
将小球从斜面释放，让其自由下落，与挡板发生碰 撞。
02
使用计时器和数据采集器记录小球下落的时间和碰 撞后的速度。
03
重复实验多次，以获取更准确的数据。
分析实验结果
对采集到的数据进行 整理和统计，计算平 均值和标准差。
详细描述
能量守恒定律是物理学中的基本定律之一，适用于碰撞过程。在碰撞过程中， 系统的总能量保持不变。如果碰撞过程中没有外力做功，系统的总能量保持不 变，不会因为碰撞而增加或减少。
03
实验步骤
准备实验器材
实验器材：小球、斜面、挡板、 尺子、计时器、数据采集器等。
实验前需对所有器材进行检查， 确保其完好无损，并按照实验要
掌握实验技巧
在实验操作过程中，我们学会了如何精确控制实 验条件，以及如何测量和记录实验数据。
3
培养探究精神
通过自主设计和实施实验，我们培养了发现问题、 分析问题和解决问题的能力，激发了对科学探究 的兴趣。
对实验的反思与改进建议
实验误差分析
实验数据处理
在实验过程中，可能存在一些测量误 差和操作误差，需要对这些误差进行 分析，并找出减小误差的方法。
应用研究
可以探索碰撞中的不变量在现实生活和工程中的应用， 例如在碰撞动力学、碰撞防护等领域的应用。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
误差分析
在实验过程中，可能存在一些误差，如测量误差、仪器误差等。为了减小误差对实验结果的影响，我们采用了高 精度的测量仪器和多次测量的方法，并对数据进行处理和分析。
05
实验总结与建议