【金牌學(xué)案】年高中物理 第十六章 1 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量課件 新人教選修35

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知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)的基本思路1．一維碰撞兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動(dòng)，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(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′.依次研究以下關(guān)系式是否成立． ①___________________________； ②___________________________；m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(2)不變量的特點(diǎn)：在各種碰撞的情況下都不改變．③______________________.3．碰撞的其他情形(1)兩個(gè)質(zhì)量相同的物體相碰撞．(2)兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的物體相碰撞．(3)兩個(gè)速度大小相同、方向相反的物體相碰撞．(4)一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體與一個(gè)靜止物體相碰撞．(5)兩個(gè)物體碰后可能分開(kāi)，也可能黏在一起不再分開(kāi)．知識(shí)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(cè)量：用天平測(cè)量．計(jì)時(shí)器測(cè)出的滑塊經(jīng)過(guò)光電門的時(shí)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(zhǎng)懸線懸掛等大的小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞．(1)質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量．

(2)速度的測(cè)量：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度；測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，從而算出碰撞后對(duì)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(shí)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(cè)量：用天平測(cè)量．知識(shí)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(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、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(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等．方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥．2.操作過(guò)程不論采用哪種方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)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(cè)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(cè)量或讀出相關(guān)物理量，計(jì)算有關(guān)速度；(5)改變碰撞條件，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(guò)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(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)．(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(shí)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(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．誤誤差差分分析析(1)碰撞撞是是否否為為一一維維碰碰撞撞，，是是產(chǎn)產(chǎn)生生誤誤差差的的一一個(gè)個(gè)原原因因，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)實(shí)實(shí)驗(yàn)方方案案時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)保保證證碰碰撞撞為為一一維維碰碰撞撞．．(2)碰撞撞中中是是否否受受其其他他力力(例如如摩摩擦擦力力)影響響是是帶帶來(lái)來(lái)誤誤差差的的又又一個(gè)個(gè)原原因因，，實(shí)實(shí)驗(yàn)中中要要合合理理控控制制實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)條條件件，，避避免免碰碰撞撞時(shí)時(shí)除除相相互互作作用力力外外的的其其他他力力影影響響物物體體速速度度．．5．實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)論論通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)分分析可得得m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，即在碰撞過(guò)過(guò)程中不不變量為為mv.【例題】圖16－1－1研究的是是碰撞過(guò)過(guò)程，將將打點(diǎn)計(jì)計(jì)時(shí)器固固定在光滑滑桌面的的一端，，把紙帶帶穿過(guò)打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器，連連在小車車的后面．讓小小車A運(yùn)動(dòng)，小小車B靜止．在在兩小車車的碰撞撞端分別別裝上撞針和橡橡皮泥，，碰撞時(shí)時(shí)撞針插插入橡皮皮泥中，，把兩個(gè)個(gè)小車連連接成一體．圖16－1－1(1)除研究打打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器打下下的紙帶帶外，還還需要測(cè)測(cè)量的量量是____________________________________________________．(2)如果打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器器的電源源周期為為T，碰撞前前6個(gè)點(diǎn)之間間的距離為s1，碰撞后后6個(gè)點(diǎn)之間間的距離離為s2，則碰撞撞前A的速度為_(kāi)_________，碰撞后后A、B的速度為為_(kāi)_________．(3)本實(shí)驗(yàn)測(cè)測(cè)速度的的過(guò)程中中引進(jìn)的的誤差來(lái)來(lái)源是_________________________________________________________________.答案：見(jiàn)解析1．(河源2012屆高三質(zhì)質(zhì)檢)我們可以以用帶豎豎直擋板板C、D的氣墊導(dǎo)軌軌以及滑滑塊A、B來(lái)做探究究碰撞中中的不變變量的實(shí)實(shí)驗(yàn)，實(shí)實(shí)驗(yàn)裝置如如圖16－1－2所示(彈簧的長(zhǎng)長(zhǎng)度忽略略不計(jì))，采用的的實(shí)驗(yàn)步驟如下下：圖16－1－2a．用天平平分別測(cè)測(cè)出滑塊塊A、B的質(zhì)量mA、mB；b．調(diào)整整氣墊墊導(dǎo)軌軌，使使導(dǎo)軌軌處于于水平平；c．在滑滑塊A、滑塊塊B間放入入一個(gè)個(gè)被壓壓縮的的輕彈彈簧，用用電動(dòng)動(dòng)卡銷鎖鎖定，，靜止止放置置在氣氣墊導(dǎo)導(dǎo)軌上上；d．用刻刻度尺尺測(cè)出出滑塊塊A的左端端至板板C的距離離L1.e．按下下電鈕鈕放開(kāi)開(kāi)卡銷銷，同同時(shí)使使分別別記錄錄滑塊塊A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)間的計(jì)計(jì)時(shí)器器開(kāi)始始工作作．當(dāng)當(dāng)滑塊塊A、B分別碰碰撞擋擋板C、D時(shí)停止止計(jì)時(shí)，，記下下滑塊塊A、B分別到到達(dá)擋擋板C、D的運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)間間t1和t2.(1)實(shí)驗(yàn)中中還應(yīng)應(yīng)測(cè)量量的物物理量量是________________________________.滑塊B的右端端至D板的(2)利用上上述測(cè)測(cè)量的的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)，驗(yàn)驗(yàn)證作作用前前后質(zhì)質(zhì)量與與速度度乘質(zhì)量與與速度度的積積在誤誤差允允許范范圍內(nèi)內(nèi)相等，但但大小小并不不完全全相等等，產(chǎn)生誤誤差的的原因因_________________________．距離L2阻力或或氣墊墊導(dǎo)軌軌不水水平等等積的表表達(dá)式式是_____________，由此此公式式算得得的A、B兩滑塊塊的題型1巧用碰碰撞中中的不不變量量解決決相關(guān)關(guān)問(wèn)題題【例題】在氣墊導(dǎo)軌軌上有兩個(gè)個(gè)滑塊A、B，質(zhì)量分別別為m1和m2，已知它們們碰后的速速度分別為為v1′和v2′，A滑塊碰前的的速度為v1，則B滑塊碰前的的速度為()答案：D規(guī)律總結(jié)：：當(dāng)兩個(gè)物體體發(fā)生一維維碰撞時(shí)，，碰撞前后后物體質(zhì)量與速度的的乘積之和和不變，即即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，應(yīng)用本規(guī)律律解決問(wèn)題題時(shí)，關(guān)鍵鍵是要準(zhǔn)確確找出碰撞撞前后兩個(gè)個(gè)狀態(tài)所包含的物物理量.1．(潮州2012屆高三模擬擬)A、B兩滑塊在同同一光滑的的水平導(dǎo)軌上相向向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞撞(碰撞時(shí)間極極短)，用閃光相相機(jī)照相，，閃光4次攝得的閃閃光照片如如圖16－1－3所示，已知知閃光的時(shí)時(shí)間間隔為Δt，而閃光本本身持續(xù)時(shí)時(shí)間極短，，在這4次閃光的瞬瞬間，A、B兩滑塊均在在0～80cm刻度范圍內(nèi)內(nèi)，且第一一次閃光時(shí)時(shí)，滑塊A恰好通過(guò)x＝55cm處，滑塊B恰好通過(guò)x＝70cm處，問(wèn)：圖16－1－3(1)碰撞發(fā)生在在何處？(2)碰撞發(fā)生在在第一次閃閃光后多長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間？解：(1)根據(jù)分析可可判定：碰碰撞發(fā)生在在第1、2次閃光時(shí)刻刻之間，碰撞撞后B靜止，故碰碰撞發(fā)生在在x＝60cm處．(2)碰撞后A向左做勻速速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)，設(shè)其速速度為vA′，所以vA′Δt＝20cm題型2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的的處理【例題】一水平光滑滑桌面上有有A、B兩小車，質(zhì)質(zhì)量分別是是0.6kg和0.2kg.A車的車尾拉拉著紙帶，，A車以某一速速度與靜止止的B車碰撞，碰碰后兩車連連在一起共共同向前運(yùn)運(yùn)動(dòng)．碰撞撞前后打點(diǎn)點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的的紙帶如圖圖16－1－4所示．根據(jù)據(jù)這些數(shù)據(jù)據(jù)，請(qǐng)猜想想：把兩小車加加在一起計(jì)計(jì)算，有一一個(gè)什么物物理量在碰碰撞前后是是相等的？圖16－1－4答案：mv在碰撞前后后相等規(guī)律總結(jié)：：速度是矢量量，在探究究過(guò)程，必必須考慮它它的方向.一維碰撞中中，規(guī)定一一個(gè)正方向向，與它相相同的記為為正，相反反為負(fù).在猜測(cè)不變量量時(shí)，所研究究的必須是一一維各種情況況下都不變的的量，驗(yàn)證時(shí)應(yīng)不斷斷改變條件，，使盡可能多多的情況得到到驗(yàn)證.2．某同學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)了一個(gè)用打打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探探究碰撞過(guò)程程中不變量的的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端黏有橡橡皮泥，推動(dòng)動(dòng)小車A使之做勻速直直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜靜止在前方的的小車B相碰并黏合成成一體，繼續(xù)續(xù)做勻速直線線運(yùn)動(dòng)．他設(shè)計(jì)計(jì)的具體裝置置如圖16－1－5所示．在小車車A后連著紙帶，，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)時(shí)器電源頻率率為50Hz，長(zhǎng)木板下墊墊著小木片用用以平衡摩擦力．圖16－1－5(1)若已得到打點(diǎn)點(diǎn)紙帶如圖16－1－6所示，并將測(cè)測(cè)得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離離標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的的第一點(diǎn)，則則應(yīng)選____段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，，應(yīng)選____段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度．(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)BCDE圖16－1－6(2)已測(cè)得小車A的質(zhì)量mA＝0.40kg，小車B的質(zhì)量mB＝0.20kg，由以上測(cè)量量結(jié)果可得：：碰前mAvA＋mB