高中物理第1章碰撞与动量守恒1.2课时1动量守恒定律课件沪科版选修3_5

碰撞前
m1
m2
碰撞后
m1
m2
速度v(m·s－1)
v1
v2
v1′
v2′
mv(kg·m·s－1)
m1v1＋m2v2
m1v1′＋m2v2′
结论
实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变.
四、注意事项 1.保证两个滑块碰撞前沿同一直线，碰撞后仍沿同一直线运动. 2.调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平.
图6
(1)若已得到打点纸带如图7所示，并将测得的各计数点间距离标在图上， A点是运动起始的第一点，则应选_B__C_段来计算甲的碰前速度，应选_D__E_ 段来计算甲和乙碰后的共同速度(以上两格选填“AB”“BC”“CD”或 “DE”).
图7
解析
答案
(2)已测得小车甲的质量m甲＝0.40 kg，小车乙的质量m乙＝0.20 kg，由以 上测量结果可得：碰前m甲v甲＋m乙v乙＝_0_._4_2_0 kg·m/s；碰后m甲v甲′＋m乙 v乙′＝ _0_.4_1_7_ kg·m/s(结果保留3位有效数字).
第1章 1.2 探究动量守恒定律
课时1 探究物体碰撞时动量的变化规律
[学习目标] 1.探究物体碰撞时动量的变化规律. 2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法.
内容索引
技能储备
明确原理 提炼方法
题型探究
重点难点 各个击破
达标检测
当堂检测 巩固反馈
技能储备
一、实验原理 为了使问题简化，这里先研究两个物体碰撞时动量变化的规律，碰撞前 两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动. 设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后 的速度分别为v1′、v2′，如果速度方向与我们规定的正方向一致，取正 值，相反取负值. 根据实验求出两物体碰撞前的总动量 p＝m1v1＋m2v2 碰撞后总动量p′＝m1v1′＋m2v2′ 看一看p与p′有什么关系？
3.如图3所示，在滑块上安装好弹性架.将两滑块从左、
右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰
撞，碰撞后分别沿与各自碰撞前相反的方向运动再次
经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的
图3
速度.测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中.
4.如图4所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将两滑块从左、右以适当的 速度经过光电门后发生碰撞，相碰后粘在一起，测出它们的质量和速度， 将实验结果记入相应的表格.
(2)数据处理与实验结论： ①实验中气垫导轨的作用是： A.____________________________________________________________； B._____________________________________________________________. 答案 见解析 解析 A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差. B.保证两个滑块的碰撞是一维的.
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间； ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2相碰撞，碰撞 后滑块2和滑块1依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间：滑块1通过光电门1的挡光时间为 Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间为Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电 门2的挡光时间为Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1的质量为m1＝300 g，滑块2(包括 弹簧)的质量为m2＝200 g；
② 根据自己预习时理解过的逻辑结构抓住老师的思路。老师讲课在多数情况下是根据教材本身的知识结构展开的，若把自己预习时所理解过的知识 逻辑结构与老师的讲解过程进行比较，便可以抓住老师的思路。
③ 根据老师的提示抓住老师的思路。老师在教学中经常有一些提示用语，如“请注意”、“我再重复一遍”、“这个问题的关键是····”等等，这些 用语往往体现了老师的思路。来自：学习方法网
图8
(1)A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少？ 答案 见解析
解析
答案
(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后，两个滑块的总动量是否不变. 答案 见解析 解析 碰撞前：mAvA＋mBvB＝1.5mA 碰撞后：mAvA′＋mBvB′＝0.75mA＋0.75mA＝1.5mA， 所以mAvA＋mBvB＝mAvA′＋mBvB′， 即碰撞前后两个滑块总动量不变.
中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1＝200 g，
右侧滑块质量m2＝160 g，挡光片宽度为3.00 cm，
图9
两滑块之间有一压缩的弹簧片，用细线将两滑块连在一起，如图9所示.
开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动.挡光片
通过光电门的时间分别为Δt1＝0.30 s，Δt2＝0.24 s.以向右为正方向，则 烧断细线后两滑块的速度分别为v1′＝_－__0_.1_ m/s，v2′＝ _0_._1_2_5 m/s.烧 断细线前m1v1＋m2v2＝_0__，烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝_0__.可得到的 结论是_两__个__物__体__各__自__的__质__量__与__自__己__的__速__度__的__乘__积__之__和__是__“__不__变__量__”_.
下列说法或操作正确的是
A.相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两
车的质量
√B.相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后
粘在一起
√C.先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车
D.先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源
1234
解析 答案
3.(实验数据的处理)在用气垫导轨做“探究碰撞
图10
1234
解析 答案
(2)需要直接测量的数据是_两__物__体__的__质__量__m_1_、__m_2_和__两__物__体__落__地__点__分__别__到__ _桌__面__两__侧__边__缘__的__水__平__距__离__s_1、__s_2_； (3)本实验中表示碰撞前后动量守恒的表达式应为_m__1s_1_＝__m_2_s_2_(用测得的 物理量符号表示).
1234
答案
编后语
老师上课都有一定的思路，抓住老师的思路就能取得良好的学习效果。在上一小节中已经提及听课中要跟随老师的思路，这里再进一步论述听课时如何 抓住老师的思路。
① 根据课堂提问抓住老师的思路。老师在讲课过程中往往会提出一些问题，有的要求回答，有的则是自问自答。一般来说，老师在课堂上提出的问 题都是学习中的关键，若能抓住老师提出的问题深入思考，就可以抓住老师的思路。
1234
解析 答案
4.(实验数据的处理)某同学把两个大小不同的物体用 细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图10所示，将 这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察两 物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互 作用时动量变化的规律. (1)该同学还必须有的器材是_刻__度__尺__、__天__平___；
解析 答案
③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不 变的？通过对实验数据的分析说明理由.(至少回答2个不变量) a._____________________________________________________________； b._____________________________________________________________. 答案 见解析
④ 紧跟老师的推导过程抓住老师的思路。老师在课堂上讲解某一结论时，一般有一个推导过程，如数学问题的来龙去脉、物理概念的抽象归纳、语 文课的分析等。感悟和理解推导过程是一个投入思维、感悟方法的过程，这有助于理解记忆结论，也有助于提高分析问题和运用知识的能力。
题型探究
一、用气垫导轨结合光电门的实验探究
例1 某同学利用气垫导轨做“探究物体碰撞时动量变化的规律”的实验. 气垫导轨装置如图5所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、 光电门等组成.
图5 (1)下面是实验的主要步骤： ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③接通光电计时器；
解析 碰前 v 甲＝BΔCt ＝1.05 m/s，v 乙＝0； m甲v甲＋m乙v乙＝0.420 kg·m/s. 碰后两者速度相同，v 甲′＝v 乙′＝DΔEt ＝0.695 m/s； m甲v甲′＋m乙v乙′＝0.417 kg·m/s.
解析
答案
(3)由(2)可得出的结论是在__误__差__允__许__范__围__内__，__碰__撞__前__后__两__个__小__车__的__m__v_之__和_ _是__相__等__的__. 解析 在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的mv之和是相等的.
图1
图2
(1)质量的测量：用天平 测量. Δx
(2)速度的测量：v＝__Δ_t_，式中的 Δx 为滑块上挡光板的宽度，Δt 为数
字计时显示器显示的滑块上的挡光板经过光电门的时间.
三、实验步骤和数据处理
1.调节气垫导轨，使其水平.是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导
轨上的滑块应该能保持静止.
2.按说明书连接好光电计时器与光电门.
二、实验设计 1.实验设计要考虑的问题 (1)如何保证碰撞前、后两物体速度在一条直线上？ (2)如何测定碰撞前、后两物体的速度？
2.实验案例：气垫导轨上的实验 气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等. 气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成，在空 腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通 入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如 图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦产生 的影响.
解析
答案
三、利用气垫导轨结合频闪照相的实验探究 例3 为了探究物体碰撞时动量变化的规律，实验最好在气垫导轨上进行，这样 就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动，使实验的 可靠性及准确度得以提高.在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨 上相碰，用频闪摄像的方法每隔0.4秒的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的 持续时间很短，可以忽略，如图8所示，已知A、B之间的质量关系是mB＝1.5mA， 拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原 来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm至105 cm这 段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出：
图4 5.在滑块上安装好撞针及橡皮泥后，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之 间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，然后一起运动经过 另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中.
6.根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞时动量变化的规律. 气垫导轨实验数据记录表
质量m(kg)
解析 答案
达标检测
1.(实验误差的考查)(多选)在利用气垫导轨探究物体碰撞时动量变化的规
律实验中，哪些因素可导致实验误差增大
√A.导轨安放不水平
C.两滑块质量不相等
√ B.滑块上挡光片倾斜
D.两滑块碰后粘合在一起
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答案
2.(注意事项的考查)(多选)若用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验，
解析 答案
二、利用“光滑”水平面结合打点计时器的实验探究
例2 某同学设计了一个用打点计时器探究物体碰撞时动量变化规律的实 验.在小车甲的前端黏有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动，然后 与原来静止在前方的小车乙相碰并黏合成一体，而后两车继续做匀速直 线运动，他设计的具体装置如图6所示.在小车甲后连着纸带，打点计时 器打点频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.
解析 答案
②碰撞前滑块1的速度v1为____m/s；碰撞后滑块1的速度v2为___ m/s；滑 块2的速度v3为___m/s；(结果均保留两位有效数字) 答案 见解析 解析 滑块 1 碰撞之前的速度 v1＝Δdt1＝105.0×1×101－03－3 m/s≈0.50 m/s； 滑块 1 碰撞之后的速度 v2＝Δdt2＝495.9×9×101－03－3 m/s≈0.10 m/s； 滑块 2 碰撞之后的速度 v3＝Δdt3＝8.53×5×101－03－3 m/s≈0.60 m/s；