实验探究碰撞中的不变量

关于实验探究碰撞中的不变量生活中的各种碰撞现象第2页,共26页，2024年2月25日，星期天第3页,共26页，2024年2月25日，星期天实验：探究碰撞中的不变量第4页,共26页，2024年2月25日，星期天探究目标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。第5页,共26页，2024年2月25日，星期天

大量事实表明，A、B两物体碰撞后，速度发生了变化，当改变A、B两物体的质量时，速度变化的情况也有所不同。那么，碰撞前后存在什么不变量呢？最简单的碰撞情形：A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运动，即一维碰撞。第6页,共26页，2024年2月25日，星期天

碰撞前后速度V的变化和物体的质量m的关系，可以做如下猜测：猜想：第7页,共26页，2024年2月25日，星期天实验思路1、建立模型：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，且方向同向为正，反向为负；2、用天平测量物体的质量；3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？第8页,共26页，2024年2月25日，星期天

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．参考案例―――一光电门测速原理第9页,共26页，2024年2月25日，星期天测速原理1

光电门测速：测出滑块经过光电门的时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t气垫导轨碰撞滑块光电门L第10页,共26页，2024年2月25日，星期天参考案例二摆球测速原理

实验装置如图所示。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。第11页,共26页，2024年2月25日，星期天

单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得速度为橡皮泥θβ保证两绳等长测速原理2第12页,共26页，2024年2月25日，星期天参考案例三一打点计时器测速原理

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（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。第13页,共26页，2024年2月25日，星期天橡皮泥

打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离⊿X，可得速度为v=⊿X/⊿t测速原理3第14页,共26页，2024年2月25日，星期天用天平测出辆小车的质量（包括撞针或橡皮泥）固定打点计时器，连好电路。平衡摩擦力做实验改变质量，重做实验数据记录与处理：第15页,共26页，2024年2月25日，星期天hh斜槽末端切向水平

平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为⊿t，可得速度为v=XOP/⊿t

为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB落点确定：测速原理4第16页,共26页，2024年2月25日，星期天注意：5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；3、实验中不需要测量时间，也不需要测量桌面的高度；4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2);1、斜槽末端的切线要水平；2、从同一高度释放小球；OPMN天平、刻度尺、重垂线第17页,共26页，2024年2月25日，星期天平抛测速的其他方案需测球的直径测速原理4第18页,共26页，2024年2月25日，星期天碰撞可能有很多情形1、两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体相碰撞。2、两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞。3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开，碰后也可能粘在一起不再分开……

寻找的不变量：必须在各种碰撞的情况下都不改变。第19页,共26页，2024年2月25日，星期天实验分析第20页,共26页，2024年2月25日，星期天实验分析第21页,共26页，2024年2月25日，星期天实验分析第22页,共26页，2024年2月25日，星期天实验分析第23页,共26页，2024年2月25日，星期天实验结果

实验探究表明，A、B两物体碰撞前后的不变量为：第24页,共26页，2024年2月25日，星期天1、在探究碰撞中的不变量的实验时，需要测量的物理量有（）A、入射小球和被碰小球的质量B、入射小球和被碰小球的直径C、斜槽轨道的末端距地面的高度D、入射球滚下到抛出时的高度差E