161实验：探究碰撞中的不变量.doc

16.1实验：探究碰撞中的不变量高三年级物理3・5第1节编者：高三物理组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、了解探究碰撞中的不变量的基本思路和实验方法2、体验探究 自然规律的过程3、探究一维碰撞中的不变量学习重点】用实验的方法探究碰撞中的不变量学习难点】用 实验的方法探究碰撞中的不变量知识自主梳理】一、实验的基本思 路1、 一维碰撞：两个物体碰撞前沿 运动，碰撞后 运动，这种碰撞叫做一维碰撞2、 探寻守恒量：在一维碰撞的前提下，设两个物体的质量分别为ml. m2,碰撞前它们的速度分别为vl、v2,碰撞后的速度分别为v‘ 1、v‘ 2o(1) 物体质量与各自速度的乘积之和是否为不变量即是否有mlvl +m 2 v2= ?2(2) 物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量即是否有mlv21 + m2v2= ?vv(3)物体速度与其质量之比的和是否为不变量即是否有mlm2二、实验方案设计方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞，实验装置如下图所示方案三：利用小车在光滑桌面碰撞另一个静止的小车实现一维碰撞, 实验装置如下图所示Ax1、 速度的测量：v=Ax为滑块上挡光片的 , At为光电计时器显示的挡光片经过At 的时间。

2、 各种碰撞情景：滑块上装弹性片、贴胶片或橡皮泥等，达到碰撞 后弹开或粘在一起的效果方案二：利用等长悬绳挂等大的小球实现一 维碰撞，实验装置如下图所示把两个小球用线悬起来，一个小球静止, 拉起另一个小球，放开后它们相碰s1、 速度的测量2,式中S为 运动时纸带上各点之间的距离，t为通过S所用的时t间2、 碰撞情景：静止的小车上装上橡皮泥，运动的小车上装上撞针， 让它们碰撞后粘在一起三、数据处理1、将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中，从上表中的三个 关系中，找岀碰撞前和碰撞后相等的关系量2、结论:m与速度v的乘积Z和，即m：lvl + m2v2= 考点题型设计】例1、某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验來寻找碰撞前 后的不变量：打点计时器、低压交流电源(频率为50Hz)、纸带、表面光滑 的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平该同学设计的实验步骤如下：A、用天平测岀小车A的质量为mA=0.4kg、小车B的质量为mB = 0.2kgB、更换纸带重复操作三次C、小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车B放在长 木板中间D、把长木板平放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源 E、接通电源，并给小车A—定的初速度vA(1) 请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来 o(2) 打点计时器打下的纸带中，比较理想的一条如图所示，根据这些数 据完成下表。

1、 速度的测量：v2gl?l-cos9?,式中I为 , 0为小球被拉起或被撞小球摆起的角度2、 各种碰撞情景：可采用在小球上贴胶片的方式来改变碰撞中的能 量损失1高三年级物理3・5第1节编者：高三物理组(3) 例2、某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来 寻找守恒量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹， 重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽 末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B 球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中0是 水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰小球B时A球的 平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点, 若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP,米尺 的零点与0点对齐1、 （多选）在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差（）A、导轨安放不水平 B、滑块上挡光板倾斜C、两滑块质量不相等 D、两滑块碰后连在一起2、 用如图所示的装置可以完成“探究碰撞中的不变量”实验。

若实验中选取的A、B两球半径相同，为了使A、B发生一维碰撞，应使两球悬 线长度 ,悬点QI、Q2之间的距离等于 o3、 如图甲所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车上系有一穿过打点计时器的纸带，当甲车获得水平向右的速度时，随即启 动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起 运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车的运动情况，如图乙所示，电 源频率为50Hz,则碰撞前甲车速度大小为 m/s,碰撞后的共同速度大小为 m/s o⑴ 碰撞后B球的水平射程应为 emo(2) 若mv为守恒量,在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量()A、水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到0点的距离A球与B 球碰撞后，测量A球落点位置到0点的距离C、测量A球或B球的直径D、 测量A球和B球的质量E、测量G点相对于水平槽面的高度(3) 实验中，对入対小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是 o A、释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B、 释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差 越小，两球速度的测量越准确C、 释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，阻力的影响相 对越小，误差越小D、释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大， 轨道对被碰小球的阻力越小【课时作业】4、某同学设计了一个用打点计吋器探究碰撞过程中不变量的实验： 在小车甲的前端粘有橡皮泥，推动小车甲使之做匀速直线运动。

然后与原 来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动, 他设计的具体装置如图所示在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率 为50Hz,长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力⑴若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选 段计算小车甲的碰前速度，应选 段来计算小车甲和乙碰后的共同速度(以上两格填“AB”、“BC”、“CD” 或 “DE” )o(2)已测得小车甲的质量m甲=0.40kg,小车乙的质量m乙=0.20kg, 由以上测量结果可得：碰前m甲v甲+ m乙v乙= kg • m/s；碰后m甲v甲+m乙v乙= kg • m/s⑶通过计算得出的结论。