高中物理第1章碰撞与动量守恒1.2探究动量守恒定律课时1探究物体碰撞时动量变化的规律课件沪科版选修3_5

答案 见解析 _______________ ；
b.______________________________________________ _______________.
解
答
例2
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
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变 化的规律
学习目标 1.探究物体碰撞时动量变化的规律. 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
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知识探究
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
减小了由摩擦产生的影响.
图1
图2
天平 (1)质量的测量：用 _____测量.
光电计时器 (2)速度的测量：用 ___________测量. 设Δs为滑块上挡光条的宽度，Δt为数字计时器显示的滑 Δs Δt 块上挡光条经过光电门的时间，则 v＝_____.
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
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
图5
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：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)数据处理与实验结论： ①实验中气垫导轨的作用是： A.______________________________________________
_______________；
答案 见解析 B.______________________________________________ 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.
质量m(kg) m1 v1 m2 v2 m1
碰撞后
速度v(m· s－1) mv(kg· m· s－1)
v1′
v
m1v1＋m2v2
m1v1′＋m2v
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.保证两个物体碰撞前沿同一直线，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.
(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
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. 3. 如图 3 所示，在滑片上安装好弹 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 图3
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.
题型探究
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.
(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； ④把滑块 2 静止放在气垫导轨 的中间；
图4
块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，然后一起运动经 5.在滑块上安装好撞针及橡皮泥后， 过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结 将装有橡皮泥的滑块停在两光电 果记入相应表格中 . 门之间，装有撞针的滑
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
碰撞前
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′
二、实验设计
1.实验设计要考虑的问题
解
答
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 －3 5 × 10 d 解析滑块 1 碰撞之前的速度 v1＝ ＝ Δt1 10.01×10－3 m/s≈0.50 m/s；
－3 5 × 10 d 滑块 1 碰撞之后的速度 v2＝Δt ＝ －3 m/s≈0.10 m/s； 2 49.99×10
d 5×10 滑块 2 碰撞之后的速度 v3＝Δt ＝ －3 m/s≈0.60 m/s； 3 8.35×10
－3
解
答
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.______________________________________________