高中物理第十六章动量守恒定律第1节实验：探究碰撞中的不变量课件新人教选修.pptx

1、第十六章,第 1 节,实验理论指导,典题案例导析,智能演练提升,题型一,题型二,题型三,一、实验目的 (1)明确探究碰撞中的不变量的基本思路。 (2)探究一维碰撞中的不变量。,2设计方案 方案一利用气垫导轨实现一维碰撞。 实验装置如图1611所示。,图1611,(4)不同碰撞情况的实现： 用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动(图1612甲)。 在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架可以得到能量损失很小的碰撞(图1612乙)。 在两个滑块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，把两个滑块连成一体运动，这样可以得到

2、能量损失很大的碰撞(图1612丙)。,图1612,方案二利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞。 实验装置如图1613所示。 (1)质量的测量：用天平测量小球质量m1、 m2。 (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的 角度，根据机械能守恒定律算出小球碰撞前 对应的速度v1；测量碰撞后两小球分别摆起 的对应角度，根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度v1、v2。,图1613,图1614,三、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。 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

3、光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。,四、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)用天平测量两滑块的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。 (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，填入预先设计好的表格中。 (5)改变碰撞条件，重复步骤(3)、(4)。 (6)整理实验器材。,五、注意事项 (1)各方案必须保证两物体发生的是一维碰撞。 (2)气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨。调整水平时注意利用水平

4、仪。 (3)利用摆球进行实验时，两小球静止时球心应在同一水平线上且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内，为了较准确的读出小球摆动的角度，可以将实验仪器靠在一个大型的量角器上。,(4)由于碰撞的情形很多，猜想的不变量只有在各种方案中都不变才能符合要求，成为实验结论。 (5)考虑到速度的矢量性，记录数据时应规定正方向。若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定方向相反，则取负值。,六、数据处理 根据实验记录的数据，如下表所示，找出碰撞中的“不变量”。,七、误差分析 1系统误差 (1)碰撞是否为一维碰撞，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。 (2)碰撞中其他力

5、(例如：摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。 2偶然误差 测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。,图1615,据平抛运动规律，由两球落地点距抛出点的水平距离xvt，知两物体水平速度之比等于它们的射程之比，即v1v2x1x2，所以本实验中只需测量x1、x2即可，测量x1、x2时需准确记下两球落地位置，故需要直尺、纸、复写纸、图钉、细线、铅锤、木板等。 分析实验中测量记录的数据，验证关系式m1x1m2x2是否成立。,方案二：实验装置如图1616所示， 让一个

6、质量较大的小球m1从斜槽上滚下来， 跟放在斜槽末端的另一质量较小的小球(半 径相同)m2发生碰撞(正碰)。 小球的质量可以用天平称出。由方案 一中的分析可知它们飞行的水平距离xvt与小球开始做平抛运动时的水平速度v成正比。,图1616,图1617,例1在利用悬线悬挂等大小球探究碰撞中的不变量的实验中，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，以便较准确计算小球碰前速度 C两小球必须都是钢性球，且质量相同 D两小球碰后可以粘在一起共同运动,答案ABD,例2某同学设计了一个用打点计时器验证碰撞过程中的不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，使小车A做匀速直线运动

7、。然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图1618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，长木板右端下部垫着小木片(图中未画出)用以平衡摩擦力。,图1618,(1)若已得到打点纸带如图1619所示，并把测得的各计数点间距离标在图上，A点为运动起始的第一点，则应选_段来计算小车A的碰前速度，应选_段来计算小车A和小车B碰后的共同速度。(以上两空选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”),图1619,(2)已测得小车A的质量mA0.40 kg，小车B的质量mB0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前mAvAmBvB_kgm/s；

8、碰后mAvAmBvB_kgm/s。 解析(1)小车A碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前速度应选BC段；CD段上所打的点由稀变密，可见在CD段A、B两小车相互碰撞，A、B碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，故应选DE段计算碰后速度。,答案(1)BCDE(2)0.420.417,例3用如图16110所示的装置“探究 碰撞中的不变量”，质量为mA的钢球A用细线 悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高 度为H的小柱N上，O点到A球球心的距离为L， 使悬线在A球释放前张紧，悬线与竖直线的夹 角为。A球释放后摆到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直线夹角为处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D。保持角度不