探究碰撞中的不變量

▲溫故知新——追尋守恒量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：小球總能回到等高位置實(shí)驗(yàn)分析：小球好像“記得”自己起始高度在物理學(xué)中，我們把這一事實(shí)說成是“有某一量是守恒的”——“能量”伽利略理想實(shí)驗(yàn)▲生活、生產(chǎn)中的物理現(xiàn)象1.兩節(jié)火車車廂對接

2.撞車

3.飛鳥撞飛機(jī)

4.丁俊暉打臺球

5.微觀粒子相互作用

現(xiàn)象分析：以上現(xiàn)象的本質(zhì)特征能不能用兩個字歸納——碰撞思考與猜想1.這些天壤之別的運(yùn)動，是否遵循相同的物理規(guī)律？2.碰撞現(xiàn)象會不會有什么物理量保持不變？第十六章動量守恒定律§1.實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量▲實(shí)驗(yàn)的基本思路1.一維碰撞兩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。思考與猜想與物體運(yùn)動有關(guān)的物理量有哪些呢？質(zhì)量與速度制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)2.追尋不變量P2課文，描述思路兩個物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不是不變量？

m1v1+m2v2=m1v1'+m2

v2'

？或者，各自的質(zhì)量與自己的速度的二次方的乘積之和是不變量？

m1

v12+m2v22=m1v1'2+m2

v2'2

？也許，兩個物體的速度與自己質(zhì)量的比值之和在碰撞前后保持不變？

？

……指明了探究的方向和實(shí)驗(yàn)的目的1.實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即兩個物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動，碰撞之后還沿同一直線運(yùn)動;2.用天平測量物體的質(zhì)量；3.測量兩個物體在碰撞前后的速度．▲實(shí)驗(yàn)時(shí)需要考慮問題測量物體的速度可以有哪些方法？如圖所示，圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設(shè)為L．氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開關(guān)，并與計(jì)時(shí)裝置相連，構(gòu)成光電計(jì)時(shí)裝置．當(dāng)擋光板穿入時(shí)，將光擋住開始計(jì)時(shí)，穿過后不再擋光則停止計(jì)時(shí)，設(shè)記錄的時(shí)間為t，則滑塊相當(dāng)于在L的位移上運(yùn)動了時(shí)間t，所以滑塊勻速運(yùn)動的速度v=L/t．參考案例一——光電門測速法實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。把兩個小球用線懸起來，一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時(shí)它們相碰?？梢詼y量小球被拉起的角度，從而算出落下時(shí)的速度；測量被撞小球擺起的角度，從而算出被撞后的速度。也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時(shí)的能量損失。參考案例二——擺球測速原理將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體（如上圖）。通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。

參考案例三——打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速原理▲實(shí)驗(yàn)方案——用氣墊導(dǎo)軌研究碰撞中不變量m1m2碰撞前碰撞后質(zhì)量(g)m1=m2=m1=m2=速度(cm/s)v1=v2=v'1=v'2=mvm1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2=mv2v/m…