16.1《实验：探究碰撞中的不变量》ppt课件
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高中物理 16.1 实验 探究碰撞中的不变量课件 新人教版选修3-5
• 碰前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s。 • 碰后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s。 • (3)结论______________。
• 【答案】(1)BC DE
• (2)0.420 0.417 (3)误差允许的范围内， 碰前的质量与速度乘积之和等于碰后的质 量与速度乘积之和，即碰撞过程中不变量 为质量与速度乘积之和。
• 2．实验步骤 • (1)用天平分别测出两滑块的质量m1、m2，用刻度尺测
出挡光片的宽度Δx。 • (2)如图16－1－3所示，调节气垫导轨，使其水平。
• (3)按说明书连接好光电计时器与光电门，设计好测量挡。
• (4)如图16－1－4所示，把中间夹有弯形弹簧片的两只 滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的线，记 录两挡光片通过光电门的时间Δt1、Δt2，求出两滑块的 速度，将实验结果记入表中。
• 3．如何处理实验数据？ • 将实验中测得的数据填入下表中，然后探究不变量。
• 说明：因为速度是矢量，将速度填入表格 时，应注意速度的方向。先设某一方向为 正，沿正方向的速度取正值，沿相反方向 的速度取负值。
• 【例1】某同学设计了一个用打点计时器 探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀 速直线运动，然后与原来静止在前方的小 车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线 运动。他设计的具体装置如图16－1－1 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，长木板下垫着小 木片用以平衡摩擦力。
• 说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前 后物体的速度一般要发生变化，因此要找 出碰撞中的不变量，应考虑到质量与速度 的各种组合。
• 知识点2 需要考虑的问题
• 1．怎样才能保证碰撞是一维的？
• 【答案】(1)BC DE
• (2)0.420 0.417 (3)误差允许的范围内， 碰前的质量与速度乘积之和等于碰后的质 量与速度乘积之和，即碰撞过程中不变量 为质量与速度乘积之和。
• 2．实验步骤 • (1)用天平分别测出两滑块的质量m1、m2，用刻度尺测
出挡光片的宽度Δx。 • (2)如图16－1－3所示，调节气垫导轨，使其水平。
• (3)按说明书连接好光电计时器与光电门，设计好测量挡。
• (4)如图16－1－4所示，把中间夹有弯形弹簧片的两只 滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的线，记 录两挡光片通过光电门的时间Δt1、Δt2，求出两滑块的 速度，将实验结果记入表中。
• 3．如何处理实验数据？ • 将实验中测得的数据填入下表中，然后探究不变量。
• 说明：因为速度是矢量，将速度填入表格 时，应注意速度的方向。先设某一方向为 正，沿正方向的速度取正值，沿相反方向 的速度取负值。
• 【例1】某同学设计了一个用打点计时器 探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀 速直线运动，然后与原来静止在前方的小 车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线 运动。他设计的具体装置如图16－1－1 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，长木板下垫着小 木片用以平衡摩擦力。
• 说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前 后物体的速度一般要发生变化，因此要找 出碰撞中的不变量，应考虑到质量与速度 的各种组合。
• 知识点2 需要考虑的问题
• 1．怎样才能保证碰撞是一维的？
16-1实验：探究碰撞中的不变量35张ppt
2．实验步骤
(1)用天平分别测出两滑块的质量m1、m2， 用刻度尺测出挡光片的宽度Δx。
(2)如图16－1－3所示，调节气垫导轨，使 其水平。
(3)按说明书连接好光电计时器与光电门，设 计好测量挡。
(4)如图16－1－4所示，把中间夹有弯形弹 簧片的两只滑块置于光电门中间保持静止， 烧断拴弹簧片的线，记录两挡光片通过光电 门的时间Δt1、Δt2，求出两滑块的速度，将 实验结果记入表中。
2．怎样找出不变量？ (1)质量：质量是不变的，但质量与运动状态无关，不 是要寻找的量。 (2)mv：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不 变量，即是否有 m1v1＋m2v2＝m2v′1＋m2v′2? (3)mv2：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为 不变量，即是否有 m1v21＋m2v22＝m2v′21＋m2v′22？ (4)mv ：物体速度与其质量之比的和是否为不变量，即 是否有mv11＋mv22＝vm1′1 ＋vm2′2 ？
说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后 物体的速度一般要发生变化，因此要找出碰 撞中的不变量，应考虑到质量与速度的各种 组合。
知识点2需要考虑的问题
1．怎样才能保证碰撞是一维的？
可以利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直 线上运动，也可以利用长木板限定物体在同 一直线上运动，或使两物体重心连线与速度 方向共线。
4．对于每一种碰撞的情况(例如两个物体碰 后分开或粘在一起的两种情况)，都要填写一 个表格，然后根据表中的数据寻找碰撞前后 的________。
答案：
1．碰撞前 碰撞后
2．如何保证碰撞是一维的 质量 速度
3．表格 相反
知识点1实验的基本思路 1．一维碰撞
两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍 沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。
《1 实验：探究碰撞中的不变量》PPT课件(辽宁省县级优课)
1. 质量的测量：用 天平测量。
2. 速度的测量：下落高度为h，水平位移为s，平抛运动的 初速度为 s g
2h
3. 碰撞情景的实现：让球1运动碰静止的球2，1球的质量应
大些。利用橡皮泥可以使碰撞后两物体粘在一起，共速。
学生实验
小组探究任务：请各组利用桌面上提供的仪器探究下 列碰撞情景中的不变量。 注意安全用电！
在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、
B、C，则下列说法中正确的是（ D ）
A.第一、二次入射小球的落点依次是A、B B.第一、二次入射小球的落点依次是C、B
C.第二次入射小球和被碰小球将同时落地 D.第二次入射小球和被碰小球不会同时落 地
练一练
**2、(2014·新课标全国卷Ⅱ改编)
求：（1）碰撞前滑块A和B的质量与速度乘积之和 ；
（2）碰撞后滑块A和B的质量与速度乘积之和。
（1）m1v0=0.62kg·m/s
（2）m1v1+m2v2=0.61kg·m/s
总
结
实验结论：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，m1ʋ1＋m2ʋ2＝m1ʋ1′＋m2ʋ2′
除碰撞外，两个物体相互作用系统的质量与速度的乘积某 些情景下也 实验：探究碰撞中的不变量 （第二课时）
学习目标
1．通过实验探究，经历寻找碰撞中“不变量” 的过程，领会实验的基本思路，感悟自然界的 和谐与统一。
2、培养实验技能，特别是数据采集和分析的技 能。
新课导入 观看视频，找出其中的一维碰撞现象？
1、
2、
3、
4、
5、
6、
发现新问题：
1、两车碰撞什么情况下损坏严重？ 2、实验时存在摩擦力对实验误差有什么影响？ 3、如何用理论证明碰撞中系统质量与速度的乘积不变？ 4、什么类型的碰撞动能不变？ 5、物体间相互作用什么情况下质量与速度的乘积不变？
新版16.1 实验探究碰撞中的不变量(共37张PPT)学习PPT
225 m/s＝22.
答案
(3)碰撞情景的实现
图1 如图1所示，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，利用在滑块上加重物 的方法改变碰撞物体的质量. (4)器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光板、两个)、弹簧片、细绳、 弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥.
答案
方案2：利用摆球结合机械能守恒定律
第十六章 动量守恒定律
1 实验：探究碰撞中的不变量
学习目标
1.探究碰撞中的不变量之间的关系. 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. 3.通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式.
知识探究 典例精析 达标检测
一、实验原理
知识探究
1.两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线 运 动 . 这 种 碰 撞叫做一维碰撞. 2.实验的基本思路：寻求不变量 在一维碰撞的情况下，令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′，如果速度的方向与 我们设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值.探究以下关 系式是否成立：
解析答案
(3)从实验数据的处理结果看，A、B碰撞过程中什么量不变？ 解析 在误差允许的范围内，可以认为碰撞前后两车质量与速度的乘积 之和保持不变. 答案 在误差允许的范围内，碰撞前后两车质量与速度的乘积之和不变
总结提升
解析答案
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123
达标检测
右侧滑1块的.(速多度为选：v2＝)在利用气垫导m/轨s＝0.探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致
例1 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；
实验误差( AB ) 滑块2的速度v3为________ m/s；
《实验：探究碰撞中的不变量》ppt精编课件
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《1 实验：探究碰撞中的不变量》PPT课件(部级优课)
观看打台球的视频
1生活中常见的碰撞有哪些？ 2我们曾经探究过哪些守恒量？
实验：探究碰撞中的不变量
授课人：孙佳
演示实验
分别拉起1个，2个，3个小球放开后让其发生 一维碰撞碰撞，观察碰撞前后的对称运动现象。 这个现象提示我们碰撞前后各有什么物理量保 持不变？
简化模型
+
碰前 碰后
m1 ,v1 m1 ,v1′
碰撞中的不变量是系统各部
分的质量和速度的乘积（矢 量，要考虑方向）之和
• 你能否根据P4～P5参考案例 二探究碰撞中的不变量？是否 还有其它的方法进行探究？
小结
探 究 过 程
观察现象 提出问题
猜想 设计方 案
碰撞中的不变量
解决问题
交流评估
实验验 证
1、重点不是结论，而是体会在追 寻碰撞中的守恒量所运用的科学研 究方法。
方案1：利用气垫导轨实现两个滑块一维碰撞 1、实验器材：气垫导轨、光电计时器、电子秤、滑块（两个）等 2、实验过程： (1）测质量：用电子秤测出滑块的质量m1、 m2 ( 2）安装：正确安装好气垫导轨 ( 3） 实验：接通电源，让质量小的滑块静止在两个光电门之间，给质量 大的滑块一个初速度去碰撞质量小的滑块，利用配套的光电计时器测出两 个滑块各种情况下碰撞前后的速度V1 、 V1′ 、V2′。 ( 4）填写实验表格，验证一维碰撞中的守恒量。
m2,v2 m2 ,v2′
光滑
一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运 动，碰撞后仍沿这条直线运动。
小组讨论一： 测量物体的速度可以有哪些方法？
实验器材
小组讨论二： (1)方案1实验如何保证碰撞是一维的？ (2)方案1实验如何保证碰撞前后为匀速运 动？如何检验？ (3)方案1中，滑块最初状态如何？光电计 时器测出的三个速度分别代表谁？ (4)方案2实验如何保证碰撞是一维的？ (5)方案2实验如何保证碰撞前后为匀速运 动？如何检验？ (6)方案2中，小车最初状态如何？如何通 过纸带读出碰撞前后的速度？
1生活中常见的碰撞有哪些？ 2我们曾经探究过哪些守恒量？
实验：探究碰撞中的不变量
授课人：孙佳
演示实验
分别拉起1个，2个，3个小球放开后让其发生 一维碰撞碰撞，观察碰撞前后的对称运动现象。 这个现象提示我们碰撞前后各有什么物理量保 持不变？
简化模型
+
碰前 碰后
m1 ,v1 m1 ,v1′
碰撞中的不变量是系统各部
分的质量和速度的乘积（矢 量，要考虑方向）之和
• 你能否根据P4～P5参考案例 二探究碰撞中的不变量？是否 还有其它的方法进行探究？
小结
探 究 过 程
观察现象 提出问题
猜想 设计方 案
碰撞中的不变量
解决问题
交流评估
实验验 证
1、重点不是结论，而是体会在追 寻碰撞中的守恒量所运用的科学研 究方法。
方案1：利用气垫导轨实现两个滑块一维碰撞 1、实验器材：气垫导轨、光电计时器、电子秤、滑块（两个）等 2、实验过程： (1）测质量：用电子秤测出滑块的质量m1、 m2 ( 2）安装：正确安装好气垫导轨 ( 3） 实验：接通电源，让质量小的滑块静止在两个光电门之间，给质量 大的滑块一个初速度去碰撞质量小的滑块，利用配套的光电计时器测出两 个滑块各种情况下碰撞前后的速度V1 、 V1′ 、V2′。 ( 4）填写实验表格，验证一维碰撞中的守恒量。
m2,v2 m2 ,v2′
光滑
一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运 动，碰撞后仍沿这条直线运动。
小组讨论一： 测量物体的速度可以有哪些方法？
实验器材
小组讨论二： (1)方案1实验如何保证碰撞是一维的？ (2)方案1实验如何保证碰撞前后为匀速运 动？如何检验？ (3)方案1中，滑块最初状态如何？光电计 时器测出的三个速度分别代表谁？ (4)方案2实验如何保证碰撞是一维的？ (5)方案2实验如何保证碰撞前后为匀速运 动？如何检验？ (6)方案2中，小车最初状态如何？如何通 过纸带读出碰撞前后的速度？
人教版高中物理选修-课件-实验-探究碰撞中的不变量-ppt精品课件
(2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以 上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s； 碰撞后两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s.
2019年人教版高中物理选修3-5课件： 16.1 实验：探究碰撞中的不变量(共37张 PPT)
图6
(1)若已得到打点纸带如图7所示，测得各计数点间距离并标在图上，A为 运动起始的第一点，则应选________段来计算小车A碰撞前的速度，应选 ______段来计算A和B碰撞后的共同速度.
图7
解析答案
2019年人教版高中物理选修3-5课件： 16.1 实验：探究碰撞中的不变量(共37张 PPT)
轨装置如图4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. (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；
图4
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碰撞，碰后 滑块1和滑块2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分别为：滑块1通过光电门1的挡 光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通 过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g， 滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g；
解析 导轨不水平，小车速度将受重力影响.挡光板倾斜会导致挡光板 宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差.
2019年人教版高中物理选修3-5课件： 16.1 实验：探究碰撞中的不变量(共37张 PPT)
图6
(1)若已得到打点纸带如图7所示，测得各计数点间距离并标在图上，A为 运动起始的第一点，则应选________段来计算小车A碰撞前的速度，应选 ______段来计算A和B碰撞后的共同速度.
图7
解析答案
2019年人教版高中物理选修3-5课件： 16.1 实验：探究碰撞中的不变量(共37张 PPT)
轨装置如图4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. (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；
图4
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碰撞，碰后 滑块1和滑块2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分别为：滑块1通过光电门1的挡 光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通 过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g， 滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g；
解析 导轨不水平，小车速度将受重力影响.挡光板倾斜会导致挡光板 宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差.
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1v1ʹ + 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
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。
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 ________________________________________
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。
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。
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
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。
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 ？
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
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_______
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？
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)？
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
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。
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 ________________________________________
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。
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。
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
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。
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 ？
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
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_______
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？
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)？