人教版高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第1节实验:探究碰撞中的不变量课件(共43张PPT).pptx
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1、高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第1节实验:探究碰撞中的不变量,包头市百灵庙中学史殿斌,碰撞是自然界中常见的现象。两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接,台球由于碰撞而改变运动状态,微观粒子之间更是由于相互碰撞而改变能量甚至使得一种粒子转化为其他粒子。,【演示实验】如图所示,A、B是两个悬挂起来的钢球,质量相等。使B球静止,拉起A球,放开后A与B碰撞,观察碰撞前后两球运动的变化。换成质量相差较多的两个小球,重做以上实验。,两个物体碰撞前后的速度都会发生变化,物体的质量不同时速度变化的情况也不一样。那么,碰撞前后会不会有什么物理量保持不变?,不变量是mv?mv2?v/m?,一、实验的基本思路:1
2、.我们只研究最简单的情况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.追寻不变量在一维碰撞的情况下只有物体的质量和速度。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,如果速度与我们设定的方向一致,取正值,否则取负值。,两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量?其关系式为是否成立?两个物体各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量?其关系式为是否成立?也许,两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变?其关系式为是否成立?也许,二、需要考虑的问题1.实验必须保证碰撞是一维的。即两个物体在碰
3、撞之前沿同一直线运动,碰撞之后还沿这条直线运动。2.用天平测量物体的质量。3.测量两个物体碰撞前后的速度。不同的实验案例,测量物体速度的方法不同。,参考案例一根据滑块上遮光条的宽度d和光电门记录的遮光时间t,可以计算滑块经过光电门的速度v=d/t滑块上安装不同的装置,可以出现不同的碰撞情况。,参考案例二1.实验装置如图所示。2.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。3.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。4.也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。,参考案例三如图所示,将打点计时器固定在光滑桌面的一端
4、,把纸带穿过打点计时器,连在小车A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。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。,参考案例三,某次实验过程中得到如图所示的一条纸带,如何测出滑块碰撞前后的速度。,参考案例四1.如图所示,利用斜槽进行碰撞实验。使斜槽末端水平,记下重垂线所指的位置O。2.不放被撞小球,每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次。记下小球落点的平均位置P。,3.把被撞小球放在斜槽末端,每次让入射小球从同一位置自由滚下,使它们发生碰撞,重复10次。记下碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置
5、N。如图所示。4.连接ON,测量线段OP、OM、ON的长度。其长度的数值可以表示碰撞前后两小球速度的大小。,【课堂训练】1.在“探究碰撞中的不变量”时,用如图所示的装置进行实验,下列说法中正确的是()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,ABD,2.利用如图所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与穿过打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间。,实
6、验测得滑块A质量m10.3kg,滑块B的质量m20.1kg,遮光片的宽度d用游标卡尺测量,如图所示;(1)遮光片的宽度dcm。,0.835,打点计时器所用的交流电的频率f50Hz。将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰;碰后光电计时器显示的时间tB2.8610-3s,碰撞前后打出的纸带如图所示。(2)计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为kgm/s,两滑块相互作用以后系统的总动量为kgm/s。(计算结果保留两位小数),0.60,0.58,(3)若实验相对误差绝对值即可认为系统动量守恒,本实验的相对误差绝对值为。则本实验在误差范围内验证动量守恒定律。(
7、填“能”或“不能”)(4)两滑块作用前后总动量不完全相等的主要原因是。,3.3%,能,纸带与打点计时器有摩擦,3.用如图所示装置可验证弹性碰撞中的动量守恒,现有质量相等的a、b两个小球用等长的不可伸长的细线悬挂起来,b球静止,拉起a球由静止释放,在最低点a、b两球发生正碰,碰后a球速度为零。,(1)实验中必须测量的物理量有:。Aa、b球的质量mB细线的长度LC释放时a球偏离竖直方向的角度1D碰后b球偏离竖直方向的最大角度2E当地的重力加速度g(2)利用上述测量的物理量,验证动量守恒定律的表达式为:。,CD,12,4.某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验,气垫导轨装置如图
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