202X版高中物理第1章碰撞與動(dòng)量守恒1.2課時(shí)1動(dòng)量守恒定律課件滬科版選修3_5

1、課時(shí)1探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量的變化規(guī)律第1章1.2探究動(dòng)量守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量的變化規(guī)律.2.掌握在同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前、后速度的測(cè)量方法.內(nèi)容索引題型探究重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破達(dá)標(biāo)檢測(cè)當(dāng)堂檢測(cè) 穩(wěn)固反響技能儲(chǔ)藏明確原理 提煉方法技能儲(chǔ)藏一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理為了使問題簡(jiǎn)化，這里先研究?jī)蓚€(gè)物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律，碰撞前兩物體沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿這一直線運(yùn)動(dòng).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，如果速度方向與我們規(guī)定的正方向一致，取正值，相反取負(fù)值.根據(jù)實(shí)驗(yàn)求出兩物體碰撞前的總動(dòng)量pm1v1m2v2碰撞后總

2、動(dòng)量pm1v1m2v2看一看p與p有什么關(guān)系？二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要考慮的問題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要考慮的問題(1)如何保證碰撞前、后兩物體速度在一條直線上？(2)如何測(cè)定碰撞前、后兩物體的速度？2.實(shí)驗(yàn)案例：氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)案例：氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌、氣泵、光電計(jì)時(shí)器、天平等.氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1所示，由導(dǎo)軌、滑塊、擋光條、光電門等組成，在空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上(如圖2所示，圖中氣墊層的厚度放大了很多倍)，這樣大大減小了由摩擦產(chǎn)生的影響.圖1圖2(1)質(zhì)量的測(cè)量：用 測(cè)量.(2)

3、速度的測(cè)量：v_，式中的 為滑塊上擋光板的寬度， 為數(shù)字計(jì)時(shí)顯示器顯示的滑塊上的擋光板經(jīng)過光電門的時(shí)間.天平xt三、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理三、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理1.調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，使其水平調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，使其水平.是否水平可按如下方法檢查：翻開氣泵后，導(dǎo)是否水平可按如下方法檢查：翻開氣泵后，導(dǎo)軌上的滑塊應(yīng)該能保持靜止軌上的滑塊應(yīng)該能保持靜止.2.按說明書連接好光電計(jì)時(shí)器與光電門按說明書連接好光電計(jì)時(shí)器與光電門.3.如圖如圖3所示，在滑塊上安裝好彈性架所示，在滑塊上安裝好彈性架.將兩滑塊從左、將兩滑塊從左、右以適當(dāng)?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后在兩光電門中間發(fā)生碰右以適當(dāng)?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后在兩光電門中間發(fā)生碰撞，碰

4、撞后分別沿與各自碰撞前相反的方向運(yùn)動(dòng)再次撞，碰撞后分別沿與各自碰撞前相反的方向運(yùn)動(dòng)再次經(jīng)過光電門，光電計(jì)時(shí)器分別測(cè)出兩滑塊碰撞前后的經(jīng)過光電門，光電計(jì)時(shí)器分別測(cè)出兩滑塊碰撞前后的速度速度.測(cè)出它們的質(zhì)量后，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中測(cè)出它們的質(zhì)量后，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中.圖34.如圖4所示，在滑塊上安裝好撞針及橡皮泥，將兩滑塊從左、右以適當(dāng)?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后發(fā)生碰撞，相碰后粘在一起，測(cè)出它們的質(zhì)量和速度，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)的表格.5.在滑塊上安裝好撞針及橡皮泥后，將裝有橡皮泥的滑塊停在兩光電門之間，裝有撞針的滑塊從一側(cè)經(jīng)過光電門后兩滑塊碰撞，然后一起運(yùn)動(dòng)經(jīng)過另一光電門，測(cè)出兩滑塊的質(zhì)量和速度

5、，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中.圖46.根據(jù)上述各次碰撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律.氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表碰撞前碰撞后質(zhì)量m(kg)m1m2m1m2速度v(ms1)v1v2v1v2 mv(kgms1)m1v1m2v2m1v1m2v2 結(jié)論 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碰撞前后兩滑塊的動(dòng)量之和保持不變.四、本卷須知四、本卷須知1.保證兩個(gè)滑塊碰撞前沿同一直線，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)保證兩個(gè)滑塊碰撞前沿同一直線，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng).2.調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平.題型探究一、用氣墊導(dǎo)軌結(jié)合光電門的實(shí)驗(yàn)探究例例1某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)

6、軌做“探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn).氣墊導(dǎo)軌裝置如圖氣墊導(dǎo)軌裝置如圖5所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成光電門等組成.圖5(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：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通過光電門1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2相碰撞，碰撞后滑塊2和滑塊1依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門2后依次被制動(dòng)；讀出滑塊通過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間：滑塊1通過光電

7、門1的擋光時(shí)間為t110.01 ms，通過光電門2的擋光時(shí)間為t249.99 ms，滑塊2通過光電門2的擋光時(shí)間為t38.35 ms；測(cè)出擋光片的寬度d5 mm，測(cè)得滑塊1的質(zhì)量為m1300 g，滑塊2(包括彈簧)的質(zhì)量為m2200 g；(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._.答案解析答案答案見解析解析解析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.碰撞前滑塊1的速度v1為_m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為_ m/s；滑塊2的速度v3為_m/s；(結(jié)果均保存兩位有效數(shù)字)答案解析答案答案見解析在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們

8、可以探究出哪些物理量是不變的？通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明理由.(至少答復(fù)2個(gè)不變量)a._；b._.答案解析答案答案見解析解析解析a.系統(tǒng)總動(dòng)量不變.原因：系統(tǒng)碰撞之前m1v10.15 kgm/s，系統(tǒng)碰撞之后m1v2m2v30.15 kgm/s.b.系統(tǒng)碰撞前后總動(dòng)能不變.所以系統(tǒng)碰撞前后總動(dòng)能相等.c.系統(tǒng)碰撞前后總質(zhì)量不變.二、利用“光滑水平面結(jié)合打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)探究例例2某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn).在小車甲的前端黏有橡皮泥，推動(dòng)小車甲使之做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止在前方的小車乙相碰并黏合成一體，而后兩車?yán)^續(xù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖6所示.

9、在小車甲后連著紙帶，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.圖6(1)假設(shè)已得到打點(diǎn)紙帶如圖7所示，并將測(cè)得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，A點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，那么應(yīng)選_段來計(jì)算甲的碰前速度，應(yīng)選_段來計(jì)算甲和乙碰后的共同速度(以上兩格選填“AB“BC“CD或“DE).答案解析BCDE圖7解析解析觀察打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，點(diǎn)跡均勻的階段BC應(yīng)為小車甲與乙碰前的階段，CD段點(diǎn)跡不均勻，故CD應(yīng)為碰撞階段，甲、乙碰撞后一起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打出間距均勻的點(diǎn)，故應(yīng)選DE段計(jì)算碰后共同的速度.(2)已測(cè)得小車甲的質(zhì)量m甲0.40 kg，小車乙的質(zhì)量m乙0.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)

10、果可得：碰前m甲v甲m乙v乙_ kgm/s；碰后m甲v甲m乙v乙 _ kgm/s(結(jié)果保存3位有效數(shù)字).答案解析0.4200.417m甲v甲m乙v乙0.420 kgm/s.m甲v甲m乙v乙0.417 kgm/s.(3)由(2)可得出的結(jié)論是_.答案解析在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車的mv之和解析解析在誤差允許范圍內(nèi)，碰撞前后兩個(gè)小車的mv之和是相等的.是相等的例例3為了探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)最好在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)展，這樣為了探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)最好在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)展，這樣就可以大大減小阻力，使滑塊在碰撞前后的運(yùn)動(dòng)可以看成是勻速運(yùn)動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)就可以大大減小阻力，使滑塊在碰

11、撞前后的運(yùn)動(dòng)可以看成是勻速運(yùn)動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)的可靠性及準(zhǔn)確度得以提高的可靠性及準(zhǔn)確度得以提高.在某次實(shí)驗(yàn)中，在某次實(shí)驗(yàn)中，A、B兩鋁制滑塊在一水平長(zhǎng)氣墊導(dǎo)兩鋁制滑塊在一水平長(zhǎng)氣墊導(dǎo)軌上相碰，用頻閃攝像的方法每隔軌上相碰，用頻閃攝像的方法每隔0.4秒的時(shí)間拍攝一次照片，每次拍攝時(shí)閃光秒的時(shí)間拍攝一次照片，每次拍攝時(shí)閃光的持續(xù)時(shí)間很短，可以忽略，如圖的持續(xù)時(shí)間很短，可以忽略，如圖8所示，所示，A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是之間的質(zhì)量關(guān)系是mB1.5mA，拍攝共進(jìn)展了拍攝共進(jìn)展了4次，第一次是在兩滑塊相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，次，第一次是在兩滑塊相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)原來

12、處于靜止?fàn)顟B(tài)，設(shè)A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時(shí)間內(nèi)是在滑塊在拍攝閃光照片的這段時(shí)間內(nèi)是在10 cm至至105 cm這段范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)這段范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)(以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn)以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn))，試根據(jù)閃光照片求出：，試根據(jù)閃光照片求出：三、利用氣墊導(dǎo)軌結(jié)合頻閃照相的實(shí)驗(yàn)探究圖8(1)A、B兩滑塊碰撞前后的速度各為多少？答案解析答案答案見解析由題意得vA0.由此可知，從第一張拍攝照片到發(fā)生碰撞的時(shí)間為t2(0.40.2) s0.2 s(2)根據(jù)閃光照片分析說明兩滑塊碰撞前后，兩個(gè)滑塊的總動(dòng)量是否不變.答案答案見解析解析解析碰撞前：mAvAmBvB1.5mA碰撞后：mAvAmBvB0.75mA0.

13、75mA1.5mA，所以mAvAmBvBmAvAmBvB，即碰撞前后兩個(gè)滑塊總動(dòng)量不變.答案解析達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(實(shí)驗(yàn)誤差的考察)(多項(xiàng)選擇)在利用氣墊導(dǎo)軌探究物體碰撞時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大A.導(dǎo)軌安放不水平 B.滑塊上擋光片傾斜C.兩滑塊質(zhì)量不相等 D.兩滑塊碰后粘合在一起答案12342.(本卷須知的考察)(多項(xiàng)選擇)假設(shè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)，以下說法或操作正確的選項(xiàng)是A.相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了改變兩 車的質(zhì)量B.相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后 粘在一起C.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖

14、動(dòng)紙帶的小車D.先釋放拖動(dòng)紙帶的小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源1234答案解析解析相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰解析相互作用的兩車上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后兩車能粘在一起共同運(yùn)動(dòng)，這種情況能得到能量損失很大的碰撞；撞后兩車能粘在一起共同運(yùn)動(dòng)，這種情況能得到能量損失很大的碰撞；應(yīng)領(lǐng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車，否那么因運(yùn)動(dòng)應(yīng)領(lǐng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車，否那么因運(yùn)動(dòng)距離較短，小車釋放以后再翻開電源不容易得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)距離較短，小車釋放以后再翻開電源不容易得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).故故A、D錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，B、C正確正確.12343.(實(shí)

15、驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)時(shí)，左側(cè)滑塊質(zhì)量m1200 g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2160 g，擋光片寬度為3.00 cm，1234答案解析兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，用細(xì)線將兩滑塊連在一起，如圖9所示.開場(chǎng)時(shí)兩滑塊靜止，燒斷細(xì)線后，兩滑塊分別向左、右方向運(yùn)動(dòng).擋光片通過光電門的時(shí)間分別為t10.30 s，t20.24 s.以向右為正方向，那么燒斷細(xì)線后兩滑塊的速度分別為v1_ m/s，v2 _ m/s.燒斷細(xì)線前m1v1m2v2_，燒斷細(xì)線后m1v1m2v2_.可得到的結(jié)論是_.圖90.10.12500兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是“不變量1234因燒斷細(xì)線之前，兩滑塊均靜止，故燒斷細(xì)線前的m1v1m2v2為零；燒斷細(xì)線后的m1v1m2v20.2(0.1) kgm/s0.160.125 kgm/s0；即燒斷細(xì)線前后mv之和相等，即兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與自己速度的乘積之和是“不變量.4.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理)某同學(xué)把兩個(gè)大小不同的物體用細(xì)線連接，中間夾一被壓縮的彈簧，如圖10所示，將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細(xì)線，觀察兩物體的運(yùn)動(dòng)情況，進(jìn)展必要的測(cè)量，探究物體間相互作用時(shí)動(dòng)量變化的規(guī)律.答案解析1234圖10(1)該同學(xué)還必須有的器材是_；刻度尺、天平解析解析物體離開桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，取左邊物體的