16.1《实验：探究碰撞中的不变量》ppt课件

一、探究碰撞中的不变量
一维碰撞： 碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。
方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞
1. 质量的测量：用天平测量。 2. 速度的测量：v ＝Δx /Δt ，式中 Δx 为滑块(挡光片)的宽度， Δt 为数字计时 器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
3. 各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥 设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。
段来计算A的碰前速度，应选______段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填
“质A量Bm”2=或0.“20BkCg”,由或以“上CD测”量或结“果DE可”得)。碰(前2)总已动测量得为小_车__A_的_k质g·量mBm/C1=s0，.4碰0后kg总，动小量车为B的
______kg·m/s
DE
0.417
碰撞后
m1 = 4 v1ʹ = 3 m1v1ʹ + 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′
方案四：利用斜槽探究不变量
斜槽末端切向水
h
平
h
为防止碰撞中A球反弹，有 mA＞mB
落点确定：
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
二、猜想碰撞中的不变量
两物体质量与速度的乘积之和，即 m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′ 是否成立？
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
实验数据的处理和实验结论
1．实验数据的处理
为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后 探究不变量。
实验记录及分析 a ─ 1
质量 速度 mv mv2
v/m
碰撞前
m1 = 4 v1 = 9 m1v1 + m2v2 = m1v12 + m2v22 =
v1 v2 m1 m2
m2 = 4 v2 = 0
2、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验：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，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示。在小车A后连着纸带，电 磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。(1)若已得 到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则 应选_______
或者质量与速度平方乘积之和即 m1v12 + m2v22 = m1v1′2 + m2v2′2 是否成立？
或者 v1 v2 v成1 立？v2 m1 m2 m2 m2
还是有其他的可能？
实验器材
方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 ( 两个 )、弹簧片、细绳、弹性 碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
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。
， 碰撞后速度为
v 2gL-c(o1s)
方案三：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（如下图）。通过纸带测出它 们碰撞前后的速度。
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 ________________________________________
0.420
3、某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则（1）下列说法正确的是
(
)
ABD
A．悬挂Biblioteka Baidu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地计算小
球碰前的速度
C．两小球必须都是钢性球，且质量相同
D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动
（2）已知两球A和B的质量之比为2：1，如图所示，开始时A球从与竖直成450角 的位置静止释放，之后两球粘在一起向右摆动，最大摆角为300，如果本实验允 许的最大误差是±4%，试分析碰撞前后两球的质量与速度乘积之和是否保持不变 ？
第十六章：动量守恒定律 第 1 节：实验：探究碰撞中的不变量
台球的各种花式打法
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。两个物体的 质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。
物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，碰撞过程中的什么物理 量保持不变(守恒)？
注意事项
1．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞 后仍沿同一直线运动。 2．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平 。 3．若利用摆球进行实验，两小球静放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。 4．碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才 符合要求。
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。