1、第十六章,動量守恒定律,1,實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量,知識點(diǎn) 1 實(shí)驗(yàn)的基本思路 1一維碰撞 兩個物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動，碰撞后仍沿這條直線運(yùn),動，這種碰撞叫做_,一維碰撞,2追尋不變量 (1)在一維碰撞的情況下，設(shè)兩個物體的質(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.依次研究以下關(guān)系式是否成立 _； _；,m1v1m2v2m1v1m2v2,(2)不變量的特點(diǎn)：在各種碰撞的情況下都不改變,_.,3碰撞的其他情形,(1)兩個質(zhì)量相同的物體相碰撞,(2)兩個質(zhì)量相差懸殊的物體相碰撞,(3)兩個速度大小相同、方向相反的物體相碰撞 (4)一個運(yùn)動物體

2、與一個靜止物體相碰撞,(5)兩個物體碰后可能分開，也可能黏在一起不再分開,知識點(diǎn) 2 實(shí)驗(yàn)案例 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)一維碰撞 (1)質(zhì)量的測量：用天平測量,計(jì)時器測出的滑塊經(jīng)過光電門的時間 (3)不同碰撞情況的實(shí)現(xiàn)：利用彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、 膠布、撞針、橡皮泥設(shè)計(jì)各種類型的碰撞，利用滑塊上加重物 的方法改變碰撞物體的質(zhì)量,方案二：利用等長懸線懸掛等大的小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞 (1)質(zhì)量的測量：用天平測量,(2)速度的測量：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰 撞前對應(yīng)小球的速度；測量碰撞后小球擺起的角度，從而算出 碰撞后對應(yīng)小球的速度,(3)不同碰撞情況的實(shí)現(xiàn)：用貼膠布等方法增大兩球碰撞時

3、,的能量損失,方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實(shí)現(xiàn)一 維碰撞 (1)質(zhì)量的測量：用天平測量,知識點(diǎn) 3 實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)論 1器材,方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時器、天平、滑塊(兩個)、彈,簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥,方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、,坐標(biāo)紙、膠布等,方案三：光滑長木板、打點(diǎn)計(jì)時器、紙帶、小車(兩個)、,天平、撞針、橡皮泥,2.操作過程,不論采用哪種方案，實(shí)驗(yàn)過程均可按實(shí)驗(yàn)方案合理安排，,參考步驟如下：,(1)用天平測相關(guān)質(zhì)量； (2)安裝實(shí)驗(yàn)裝置；,(3)使物體發(fā)生碰撞；,(4)測量或讀出相關(guān)物理量，計(jì)算有關(guān)速度； (5)改變碰撞條

4、件，重復(fù)步驟(3)、(4)； (6)整理器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn)；,(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，找出碰撞中的守恒量,3.注意事項(xiàng),(1)保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同,一直線運(yùn)動，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動,(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時注意利用水,平儀確保導(dǎo)軌水平,(3)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時球心應(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 同一豎直面內(nèi),(4)碰撞有很多情形我們尋找的不變量必須在各種碰撞情,況下都不改變才符合要求,4誤差分析,(1)碰撞是否為一維碰撞，是產(chǎn)生誤差的一個原因，設(shè)計(jì)實(shí),驗(yàn)方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞,(2)

5、碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影響是帶來誤差的又 一個原因，實(shí)驗(yàn)中要合理控制實(shí)驗(yàn)條件，避免碰撞時除相互作 用力外的其他力影響物體速度,5實(shí)驗(yàn)結(jié)論,通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得 m1v1m2v2m1v1m2v2，即,在碰撞過程中不變量為 mv.,【例題】圖 1611 研究的是碰撞過程，將打點(diǎn)計(jì)時器固 定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時器，連在小車的后 面讓小車 A 運(yùn)動，小車 B 靜止在兩小車的碰撞端分別裝上 撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成 一體,圖 1611,(1)除研究打點(diǎn)計(jì)時器打下的紙帶外，還需要測量的量是 _ (2)如果打點(diǎn)計(jì)時器的電源周期為 T，碰撞前 6 個點(diǎn)之

6、間的 距離為 s1，碰撞后 6 個點(diǎn)之間的距離為 s2，則碰撞前 A 的速度 為_，碰撞后 A、B 的速度為_ (3)本實(shí)驗(yàn)測速度的過程中引進(jìn)的誤差來源是_,_.,答案：見解析,1(河源 2012 屆高三質(zhì)檢)我們可以用帶豎直擋板 C、D 的 氣墊導(dǎo)軌以及滑塊 A、B 來做探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)，實(shí) 驗(yàn)裝置如圖 1612 所示(彈簧的長度忽略不計(jì))，采用的實(shí)驗(yàn) 步驟如下：,圖 1612,a用天平分別測出滑塊 A、B 的質(zhì)量 mA、mB； b調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；,c在滑塊 A、滑塊 B 間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動,卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；,d用刻度尺測出滑塊 A 的左端

7、至板 C 的距離 L1.,e按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊 A、B 運(yùn)動時 間的計(jì)時器開始工作當(dāng)滑塊 A、B 分別碰撞擋板 C、D 時停止 計(jì)時，記下滑塊 A、B 分別到達(dá)擋板 C、D 的運(yùn)動時間 t1 和 t2.,(1)實(shí)驗(yàn)中還應(yīng)測量的物理量是_,_.,滑塊 B 的右端至 D 板的,(2)利用上述測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證作用前后質(zhì)量與速度乘 質(zhì)量與速度的積在誤差允許范圍內(nèi)相等，但大小并不完全相等， 產(chǎn)生誤差的原因_,距離 L2,阻力或氣墊導(dǎo)軌不水平等,積的表達(dá)式是_，由此公式算得的A、B兩滑塊的,題型 1,巧用碰撞中的不變量解決相關(guān)問題,【例題】在氣墊導(dǎo)軌上有兩個滑塊 A、B，質(zhì)量分別為

8、m1 和 m2，已知它們碰后的速度分別為 v1和 v2，A 滑塊碰前的,速度為 v1，則 B 滑塊碰前的速度為(,),答案：D 規(guī)律總結(jié)：當(dāng)兩個物體發(fā)生一維碰撞時，碰撞前后物體質(zhì) 量與速度的乘積之和不變，即 m1v1 m2v2m1v1m2v2， 應(yīng)用本規(guī)律解決問題時，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確找出碰撞前后兩個狀態(tài) 所包含的物理量.,1(潮州 2012 屆高三模擬)A、B 兩滑塊在同一光滑的水平 導(dǎo)軌上相向運(yùn)動發(fā)生碰撞(碰撞時間極短)，用閃光相機(jī)照相， 閃光 4 次攝得的閃光照片如圖 1613 所示，已知閃光的時間 間隔為t，而閃光本身持續(xù)時間極短，在這4次閃光的瞬間，A、 B 兩滑塊均在 080 cm 刻度

9、范圍內(nèi)，且第一次閃光時，滑塊 A 恰好通過 x55 cm 處，滑塊 B 恰好通過 x70 cm 處，問：,圖 1613,(1)碰撞發(fā)生在何處？,(2)碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長時間？,解：(1)根據(jù)分析可判定：碰撞發(fā)生在第 1、2 次閃光時刻,之間，碰撞后 B 靜止，故碰撞發(fā)生在 x60 cm 處,(2)碰撞后 A 向左做勻速直線運(yùn)動，設(shè)其速度為 vA，所以,vAt20 cm,題型 2,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,【例題】一水平光滑桌面上有 A、B 兩小車，質(zhì)量分別是 0.6 kg 和 0.2 kg.A 車的車尾拉著紙帶，A 車以某一速度與靜止的 B 車碰撞，碰后兩車連在一起共同向前運(yùn)動碰撞前后打點(diǎn)計(jì) 時

10、器打下的紙帶如圖 1614 所示根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請猜想： 把兩小車加在一起計(jì)算，有一個什么物理量在碰撞前后是相等 的？ 圖 1614,答案：mv 在碰撞前后相等,規(guī)律總結(jié)：速度是矢量，在探究過程，必須考慮它的方向. 一維碰撞中，規(guī)定一個正方向，與它相同的記為正，相反為負(fù). 在猜測不變量時，所研究的必須是一維各種情況下都不變的量， 驗(yàn)證時應(yīng)不斷改變條件，使盡可能多的情況得到驗(yàn)證.,2某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個用打點(diǎn)計(jì)時器探究碰撞過程中不變量的實(shí) 驗(yàn)：在小車 A 的前端黏有橡皮泥，推動小車 A 使之做勻速直線運(yùn)動， 然后與原來靜止在前方的小車 B 相碰并黏合成一體，繼續(xù)做勻速直線 運(yùn)動他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖 1615 所示在小車 A 后連著紙帶， 電磁打點(diǎn)計(jì)時器電源頻率為 50 Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩 擦力,圖 1615,(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖 1616 所示，并將測得的各 計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，A 為運(yùn)動起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選_ 段來計(jì)算 A 的碰前速度，應(yīng)選_段來計(jì)算 A 和 B 碰后的共同,速度(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”),BC,DE,圖 1616 (2)已測得小車 A 的質(zhì)量 mA0.40 kg，小車 B 的質(zhì)量 mB 0.20 kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前 mAvAmBvB_ kgm/s；