(推荐)16.1实验：探究碰撞中的不变量解析

1、(推荐)16.1实验：探究碰撞中的不变量解析 第十六章第十六章 动量守恒定律动量守恒定律1 1 实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量2021-12-264现象分析：以上现象的本质特征能不能用两现象分析：以上现象的本质特征能不能用两个字归纳个字归纳 碰撞碰撞 微观粒微观粒子之间由于子之间由于相互碰撞而相互碰撞而改变状态，改变状态，甚至使得一甚至使得一种粒子转化种粒子转化为其他粒为其他粒子子2021-12-265思考与猜想思考与猜想1.这些天壤之别的运动，是否遵循这些天壤之别的运动，是否遵循相同的物理规律？相同的物理规律？2.碰撞现象会不会有什么物理量保碰撞现象会不会有什么物理量保持不

2、变？持不变？2021-12-266实验的基本思路实验的基本思路1.最简单的碰撞情形最简单的碰撞情形两物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍两物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。（即沿这条直线运动。（即一维碰撞一维碰撞）思考与猜想思考与猜想与物体运动有关的物理量有哪些呢？与物体运动有关的物理量有哪些呢？质量与速度质量与速度2021-12-26722112211mvmvmvmv 制定计划与设计实验制定计划与设计实验2.追寻不变量追寻不变量p2p2课文，描述思路课文，描述思路两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？ m1

3、v1 + m2v2 = m1 v1 + m2 v2 ？或者或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？ m1 v12 + m2v2 2= m1 v12 + m2 v22 ？也许也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？变？ ？ 指明了探究的方向和实验的目的指明了探究的方向和实验的目的2021-12-2681.实验怎样保证碰撞是一维的？即两个物体实验怎样保证碰撞是一维的？即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线

4、运动同一直线运动;2.用什么测量物体的质量？用什么测量物体的质量？实验时需要考虑问题实验时需要考虑问题2021-12-269 如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为板有一定的宽度，设为l气垫导轨上黄色框架上气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电安装有光控开关，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，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，则滑块相当于在则滑块相当于在l的位移上运动了时间的位移上

5、运动了时间t，所以滑块，所以滑块匀速运动的速度匀速运动的速度v=l/t参考案例一参考案例一光电门测速法光电门测速法(1)(1)质量的测量：质量的测量：用天平测量质量。用天平测量质量。(2)(2)速度的测量：速度的测量：利用公式利用公式v vx/x/t t ，式中，式中x x为滑块上挡光片的宽度，为滑块上挡光片的宽度，t t为数字计时器为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门时的时间。显示的滑块上挡光片经过光电门时的时间。(3)(3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。质量。(4)实验方法实验方法用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静

6、用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动反方向运动(图图16 1 2甲甲)在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架(图图16 1 2乙乙)可以得可以得到能量损失很小的碰撞到能量损失很小的碰撞在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针在两个滑块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，把两个滑块连成一体运动插入橡皮泥中，把两个滑块连成一体运动(图图16 1 2丙丙)，这，这样可以得到能量损失很大的碰撞样可以得到能量损失很大的碰撞2

7、021-12-2612 实验装置如图所示。实验装置如图所示。 把两个小球用线悬起来，一个小把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。时它们相碰。 可以测量小球被拉起的角度，从可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。后的速度。 也可以用贴胶布等方法增大两球也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。碰撞时的能量损失。参考案例二参考案例二摆球测速原理摆球测速原理2021-12-2613 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸将打点计时

8、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。让小带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车车a运动，小车运动，小车b静止。在两小车的碰撞端分静止。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（如上图）。泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 参考案例三参考案例三打点计时器测速原理打点计时器测速原理2021-12-2614斜槽斜槽（末端水平）（末端水平）两小球两小球复写纸复写纸白纸白纸天平、刻度尺、重垂线天平、刻度尺、重垂线参考案例四参考案例四平抛测速原理平抛测速原理本实验设计思想巧本实验设计思想巧妙之处在于用妙之处在于用长度长度测量测量代替速度代替速度测量测量注意：注意：5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；3、实验中不需要测量时间，也不需要、实验中不需要测量时间，也不需要测