实验探究碰撞中的不变量共张PPT课件
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第161节 实验：探究碰撞中的不变量
探究目标
1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路； 2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的 速度的测量方法； 3、掌握实验数据处理的方法。
实验思路
1、建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两 个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿 同一直线运动，且方向同向为正，反向为负； 2、用天平测量物体的质量；
度处自由滚下,重复10次。用圆规画尽量小的圆
把小球所有的落点都圈在里面。圆心P就是小
球落点的平均位置。
(5)把被撞小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽 同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验 10次。用步骤(4)的方法,标出碰后入射小球落 点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N, 如实验原理图。
的距离X，可得速度为 ⊿
v =⊿X/⊿t
测速原理4
频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰 撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为t，可得
⊿
速度为 v A=XA/⊿t
测速原理5
斜 槽末端 切向水 平 h
h
落点确定：
为防止碰撞中A 球反弹，有mA＞mB
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，
【实验器材】
斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白 纸、圆规等。
【实验过程】
(1)用天平测出两小球的质量,并选定质量大的 小球为入射小球。
(2)按照实验原理图甲安装实验装置,调整、固 定斜槽使斜槽底端水平。
(3)白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好, 记下重垂线所指的位置O。
(4)不放被撞小球,让入射小球从斜槽上某固定高
v 设为t，可得速度为 ⊿
=XOP/⊿t
测速原理5
平抛测速的其他方案
需 测球的 直径
碰撞可能有很多情形
1、两个质量相同的物体相碰撞，两个 质量相差悬殊的物体相碰撞。 2、两个速度大小相同、方向相反的物 体相碰撞，一个运动物体与一个静止物 体相碰撞。 3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后 分开，碰后也可能粘在一起不再分 开……寻找的不变量：必须在各种碰撞 的情况下都不改变。
实验猜想
实验分析
实验分析
实验分析
实验分析
实验分析
实验结果
实验探究表明，A、B两 物体碰撞前后的不变量为：
【实验目的】 验证碰撞中的动量守恒定律。
【实验原理】 在一维碰撞中,测出物体的质量m1、m2和碰撞前、后
物体的速度v1、v2、v′1、v′2,算出碰撞前的动量 p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰 撞前、后动量是否相等。
(6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度,将测 量数据填入表中。(7)整理好实验器材放回原处。
验证表达式:
【数据处理】
m1 OP＝m1 OM＋m2 ON。
【误差分析】 本实验误差主要来源: (1)小球每次释放位置存在差异。 (2)小球离开轨道时的速度不水平。 (3)M、N、P点位置确定存在误差。
3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？
测速原理1
光 电门
L
碰 撞滑块
气 垫导轨
光电门测速：测出滑块经过光电门的
时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t
测速原理2
保 证两绳 等长Βιβλιοθήκη Baidu
θ
橡 皮泥
β
单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ 和β，机械能守恒可得速度为
测速原理3
橡 皮泥
打点计时器测速：测出相邻计数点间
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＝0.32s，Δt2＝0.21s。 则两滑块的速度分别为 v1′＝______m/s，v2′＝________m/s。 烧断细线前 m1v1＋m2v2＝______kg·m/s，烧断细线后 m1v1′＋ m2v2′＝________kg·m/s。可得到的结论是_______________。
【答案】0.094 0.143 0 2.5×10－4kg·m/s 在实验允许 的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
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＝0.32s，Δt2＝0.21s。 则两滑块的速度分别为 v1′＝______m/s，v2′＝________m/s。 烧断细线前 m1v1＋m2v2＝______kg·m/s，烧断细线后 m1v1′＋ m2v2′＝________kg·m/s。可得到的结论是_______________。
【注意事项】 (1)斜槽末端的切线必须水平。 (2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止
释放。 (3)选质量较大的小球作为入射小球。 (4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位
置要始终保持不变。
【典型例题】在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时， 左侧滑块质量m1＝170 g，右侧滑块质量m2＝110 g，挡光片宽 度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一 起，如图所示。
探究目标
1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路； 2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的 速度的测量方法； 3、掌握实验数据处理的方法。
实验思路
1、建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两 个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿 同一直线运动，且方向同向为正，反向为负； 2、用天平测量物体的质量；
度处自由滚下,重复10次。用圆规画尽量小的圆
把小球所有的落点都圈在里面。圆心P就是小
球落点的平均位置。
(5)把被撞小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽 同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验 10次。用步骤(4)的方法,标出碰后入射小球落 点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N, 如实验原理图。
的距离X，可得速度为 ⊿
v =⊿X/⊿t
测速原理4
频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰 撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为t，可得
⊿
速度为 v A=XA/⊿t
测速原理5
斜 槽末端 切向水 平 h
h
落点确定：
为防止碰撞中A 球反弹，有mA＞mB
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，
【实验器材】
斜槽、小球(两个)、天平、直尺、复写纸、白 纸、圆规等。
【实验过程】
(1)用天平测出两小球的质量,并选定质量大的 小球为入射小球。
(2)按照实验原理图甲安装实验装置,调整、固 定斜槽使斜槽底端水平。
(3)白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好, 记下重垂线所指的位置O。
(4)不放被撞小球,让入射小球从斜槽上某固定高
v 设为t，可得速度为 ⊿
=XOP/⊿t
测速原理5
平抛测速的其他方案
需 测球的 直径
碰撞可能有很多情形
1、两个质量相同的物体相碰撞，两个 质量相差悬殊的物体相碰撞。 2、两个速度大小相同、方向相反的物 体相碰撞，一个运动物体与一个静止物 体相碰撞。 3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后 分开，碰后也可能粘在一起不再分 开……寻找的不变量：必须在各种碰撞 的情况下都不改变。
实验猜想
实验分析
实验分析
实验分析
实验分析
实验分析
实验结果
实验探究表明，A、B两 物体碰撞前后的不变量为：
【实验目的】 验证碰撞中的动量守恒定律。
【实验原理】 在一维碰撞中,测出物体的质量m1、m2和碰撞前、后
物体的速度v1、v2、v′1、v′2,算出碰撞前的动量 p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰 撞前、后动量是否相等。
(6)连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度,将测 量数据填入表中。(7)整理好实验器材放回原处。
验证表达式:
【数据处理】
m1 OP＝m1 OM＋m2 ON。
【误差分析】 本实验误差主要来源: (1)小球每次释放位置存在差异。 (2)小球离开轨道时的速度不水平。 (3)M、N、P点位置确定存在误差。
3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？
测速原理1
光 电门
L
碰 撞滑块
气 垫导轨
光电门测速：测出滑块经过光电门的
时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t
测速原理2
保 证两绳 等长Βιβλιοθήκη Baidu
θ
橡 皮泥
β
单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ 和β，机械能守恒可得速度为
测速原理3
橡 皮泥
打点计时器测速：测出相邻计数点间
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＝0.32s，Δt2＝0.21s。 则两滑块的速度分别为 v1′＝______m/s，v2′＝________m/s。 烧断细线前 m1v1＋m2v2＝______kg·m/s，烧断细线后 m1v1′＋ m2v2′＝________kg·m/s。可得到的结论是_______________。
【答案】0.094 0.143 0 2.5×10－4kg·m/s 在实验允许 的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
谢谢你的到来
学习并没有结束，希望大家继续努力
Learning Is Not Over. I Hope You Will Continue To Work Hard
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＝0.32s，Δt2＝0.21s。 则两滑块的速度分别为 v1′＝______m/s，v2′＝________m/s。 烧断细线前 m1v1＋m2v2＝______kg·m/s，烧断细线后 m1v1′＋ m2v2′＝________kg·m/s。可得到的结论是_______________。
【注意事项】 (1)斜槽末端的切线必须水平。 (2)入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止
释放。 (3)选质量较大的小球作为入射小球。 (4)实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位
置要始终保持不变。
【典型例题】在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时， 左侧滑块质量m1＝170 g，右侧滑块质量m2＝110 g，挡光片宽 度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一 起，如图所示。