@
第十六章 动量守恒定律
第一节 实验：探究碰撞中的不变量
◆学习目标
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． ◆合作探究 一、实验的基本思路
(
1、一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后 ，
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与物体运动有关的量只有物体的 和物体的 ，设两个物体的质量分别为 ，碰撞前它们速度分别为 ，碰
撞后的速度分别为 ；规定某一速度方向为正，碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：
??m2v2? （1）m1v1?m2v2?m1v122??m2v2? （2）m1v1?m2v2?m1v122?v2?v1v2v1???（3） m1m2m1m2
)
分析：
①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”． ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量． 猜测结果： 二、实验条件的保证、实验数据的测量
1、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；
2、用 测量物体的质量； 3、测量物体的速度可以有哪些方法
[
测速方案1——光电门测速
滑块上安装挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L．气垫导轨上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v= 测速方案2——摆球测速
把两个小球用长为L的线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度α，从而算出落下时的速度V= ；测量被撞小球摆起的角度β，从而算出被撞后的速度V’= 。
测速方案3——打点计时器测速
将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。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(如课本图，通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
)
测速方案4-----平抛测速
设重垂线所指的位置为O,入射小球未发生碰撞时的落地点为P,发生碰撞时入射小球落地点的平均位置为M,被碰小球落地点的平均位置为N,以小球的落地时间为单位,可以用OM、 OP、ON的长度表示相应的速度。
|
当堂训练：
1、在课本参考案例(二)中，下列说法正确的是( )
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
2、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验:在小车A的前端粘有橡皮泥,使小车A做匀速运动,然后与原来静止的小车B相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。他设计的具体装置如图所示,在小车后连接着纸带,电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力。 (1)若已得到打点纸带如图所示,并测得各计数点间距(标在图上)。A为运动起点, 则应该选
择________段来计算小车A碰前的速度,应选择________段来计算小车A和小车B碰后的共同速度。(以上空格均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)
(2)已测得小车A的质量mA=,小车B的质量mB=,由以上测量结果可
!
得碰前mAvA?mBvB? kg·m/s
,,碰后mAvA?mBvB? kg·m/s(保留三位有效数字)
3、（1）在利用平抛测速时，为了尽量准确找到碰撞中的不变量,以下要求正确的是（ ） A.入射小球的半径应该大于被碰小球的半径 B.入射小球的半径应该等于被碰小球的半径
…
C.入射小球每次应该从斜槽的同一位置由静止滑下 D.斜槽末端必须是水平的
（2）关于小球的落点,正确的是（ ）
A.如果小球每次从斜槽的同一位置由静止滑下,重复几次的落点一定是完全重合的 B.由于偶然因素存在,重复操作时小球的落点不会完全重合,但是落点应当比较密集 C.测定落点P的位置时,如果几次落点的位置分别为P1、P2、…Pn,则落点的平均位置
op?$
op1?op2?...?opn
n
D.尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置 (3)若已知入射小球与被碰小球的质量之比为m1:m2?8:3，
OP=20cm,PN=16cm,则OM的值大约等于多少,本实验才算达到实验目的
第一节实验：探究碰撞中的不变量
