1、,高中物理選修3-5人教版,第十六章動(dòng)量守恒定律 1實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量,目標(biāo)定位1.明確探究物體碰撞中的不變量的基本思路.2.探究一維碰撞中的不變量.3.掌握同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前后速度的測(cè)量方法,一、一維碰撞 兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后 ，這種碰撞叫做一維碰撞,仍沿這一直線,運(yùn)動(dòng),二、基本思路：追尋不變量 在一維碰撞的情況下，設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1、v2，如果速度與我們規(guī)定的正方向一致，取正值，相反取負(fù)值，依次研究以下關(guān)系是否成立： m1v1m2v2 ； m1vm2v ；,m1v1m2v2,m1v12m

2、2v22,三、需要考慮的主要問(wèn)題：測(cè)量質(zhì)量和速度 1質(zhì)量的測(cè)量： 用 測(cè)量 2速度的測(cè)量：有下列三種方案 方案1：利用氣墊導(dǎo)軌結(jié)合光電門(mén),天平,實(shí)驗(yàn)裝置如圖1611所示： 圖1611,(2)碰撞情景的實(shí)現(xiàn) 圖1612,用細(xì)線將彈簧片壓縮，放置于兩個(gè)滑塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細(xì)線，彈簧片彈開(kāi)，兩個(gè)滑塊隨即向相反方向運(yùn)動(dòng)(圖1612甲) 在兩滑塊相碰的端面上裝上彈性碰撞架(圖乙)，可以得到能量損失很小的碰撞 在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)滑塊連成一體運(yùn)動(dòng)(圖丙)，這樣可以得到能量損失很大的碰撞,(3)器材：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊兩個(gè)(帶擋光片

3、)、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等 方案2：?jiǎn)螖[結(jié)合機(jī)械能守恒定律 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1613所示：,圖1613,(1)速度的測(cè)量及計(jì)算：可以測(cè)量小球被拉起的 ，根據(jù)機(jī)械能守恒定律算出小球碰撞前對(duì)應(yīng)的速度；測(cè)量碰撞后兩小球分別擺起的對(duì)應(yīng) ，根據(jù)機(jī)械能守恒定律算出碰撞后對(duì)應(yīng)的兩小球的速度 (2)碰撞情景的實(shí)現(xiàn)：用 的方法增大兩小球碰撞時(shí)的能量損失,角度,角度,貼膠布,(3)器材：帶細(xì)線的小球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等 方案3：紙帶結(jié)合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1614所示(在光滑長(zhǎng)木板上) 圖1614,刻度尺,一、實(shí)驗(yàn)步驟 不論采用哪種方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)程均可按實(shí)驗(yàn)方

4、案合理安排，參考步驟如下： 1用天平測(cè)量相關(guān)碰撞物體的質(zhì)量m1、m2. 2安裝實(shí)驗(yàn)裝置 3使物體發(fā)生一維碰撞,4測(cè)量或讀出碰撞前后相關(guān)的物理量，計(jì)算對(duì)應(yīng)的速度 5改變碰撞條件，重復(fù)步驟3、4. 6進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過(guò)分析比較，找出碰撞中的“不變量” 7整理器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn),二、數(shù)據(jù)處理： 將實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的物理量填入下表，填表時(shí)需注意物體碰撞后運(yùn)動(dòng)的速度與原來(lái)的方向相反的情況。,三、誤差分析 1系統(tǒng)誤差：主要來(lái)源于裝置本身是否符合要求，即： (1)碰撞是否為一維碰撞 (2)實(shí)驗(yàn)中是否合理控制實(shí)驗(yàn)條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長(zhǎng)木板實(shí)驗(yàn)是否平衡掉摩擦力 2偶然誤差：主要來(lái)源于對(duì)質(zhì)量m和速度v的

5、測(cè)量,四、注意事項(xiàng) 1前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰” 2方案提醒： (1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平 (2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜止時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直平面內(nèi) (3)若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板的一端下墊一小木片用以平衡摩擦力,3探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變,典例分析 【例1】某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1615所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門(mén)等組成 圖1615,(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：

6、 安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平； 向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣； 接通光電計(jì)時(shí)器； 把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間； 滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；,釋放滑塊1，滑塊1通過(guò)光電門(mén)1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過(guò)光電門(mén)2，兩滑塊通過(guò)光電門(mén)后依次被制動(dòng)； 讀出滑塊通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)的擋光時(shí)間分別為：滑塊1通過(guò)光電門(mén)1的擋光時(shí)間t110.01 ms，通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間t249.99 ms，滑塊2通過(guò)光電門(mén)2的擋光時(shí)間t38.35 ms； 測(cè)出擋光片的寬度d5 mm，測(cè)得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為m1300 g，滑塊2(包括彈簧)質(zhì)量為m2200 g；,

7、(2)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是：A._， B_. 碰撞前滑塊1的速度v1為_(kāi)m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為_(kāi)m/s；滑塊2的速度v3為_(kāi)m/s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),在誤差允許的范圍內(nèi)，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可以探究出哪些物理量是不變的？通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說(shuō)明理由(至少回答2個(gè)不變量) a_； b_.,答案A.大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差 B保證兩個(gè)滑塊的碰撞是一維的 0.500.100.60 a.系統(tǒng)碰撞前、后質(zhì)量與速度的乘積之和不變 b碰撞前后總動(dòng)能不變 c碰撞前后質(zhì)量不變,【例2】 (2014西寧高二檢測(cè))如圖所示的 裝置中，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于 O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度 為H的小支柱N上O點(diǎn)到A球球心的距離 為L(zhǎng).使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎 直線的夾角為，A球釋放后擺動(dòng)到最低 點(diǎn)時(shí)恰與B球正碰，碰撞后，A球把輕質(zhì) 指示針,圖1616,OC推移到與豎直線夾角為處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫(xiě)紙的