物理教科版选修3-5课件：第1章-碰撞与动量守恒-实验

第一章

实验验证动量守恒定律第一章实验验证动量守恒定律学习目标1.掌握验证动量守恒定律的方法和基本思路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法．学习目标内容索引知识探究题型探究内容索引知识探究知识探究验证碰撞中的动量守恒定律．一、实验目的为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动．设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值．根据实验求出两物体碰前动量p＝m1v1＋m2v2，碰后动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看p与p′是否相等，从而验证动量守恒定律．二、实验原理验证碰撞中的动量守恒定律．一、实验目的为了使问题简化，这里研实验设计需要考虑的问题：(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上．(2)如何测定质量和速度．①测量质量用天平．②测定碰撞前后的速度，这是实验成功的关键．三、实验设计四、实验案例气垫导轨上的实验器材：气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等．实验设计需要考虑的问题：三、实验设计四、实验案例气垫导轨上气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦产生的影响．图1图2设Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间，则v＝.气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，五、实验步骤1.调节气垫导轨，使其水平.是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止.2.按说明书连接好数字计时器与光电门.3.如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中.图3五、实验步骤1.调节气垫导轨，使其水平.是否水平可按如下方法4.如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架.将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度.测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中.图44.如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架.将两滑块从左、右以5.如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中.图55.如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑6.根据上述各次碰撞的实验数据验证碰撞前后的动量是否守恒.实验数据记录表

碰撞(烧断)前碰撞(烧断)后质量m(kg)m1m2m1m2

速度v(m·s－1)v1v2v1′v2′mv(kg·m·s－1)m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′

结论

实验结论：碰撞前后两滑块的动量守恒.6.根据上述各次碰撞的实验数据验证碰撞前后的动量是否守恒.

题型探究题型探究例1

某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中动量变化的规律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图6所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.(1)若已得到打点纸带如图7所示，测得的各计数点间的距离已标在图上，A为运动起始的第一点.则应选____段来计算小车A的碰前速度，应选____段来计算小车A和小车B碰后的共同速度(填“AB”“BC”“CD”或“DE”).答案解析图7BCDE例1某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中动量变化的规律解析因小车做匀速运动，应取纸带上打点均匀的一段来计算速度，碰前BC段点距相等，碰后DE段点距相等，故取BC段、DE段分别计算碰前小车A的速度和碰后小车A和小车B的共同速度.解析因小车做匀速运动，应取纸带上打点均匀的一段来计算速度，(2)已测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg，由以上的测量结果可得：碰前两小车的总动量为______kg·m/s，碰后两小车的总动量为_________kg·m/s.答案解析0.4200.417解析碰前小车速度其动量pA＝mAvA＝0.40×1.05kg·m/s＝0.420kg·m/s碰后总动量pAB＝(mA＋mB)vAB＝(0.40＋0.20)×0.695kg·m/s＝0.417kg·m/s(2)已测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量m例2

某同学用图8甲所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中SQ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.再把B球放在水平槽上靠近末端的地方，让A球仍从位置G由静止滚下，和B球碰撞后，A、B两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O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点.B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点与O点对齐.图8例2某同学用图8甲所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰解析水平射程是将10个不同的落点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为平均落点，从题图乙上可读出约为65.2cm.(1)碰撞后B球的水平射程ON应为_____cm.65.2解析答案解析水平射程是将10个不同的落点用尽量小的圆圈起来，其圆心(2)该同学实验数据记录如表所示，设两球在空中运动的时间为t，请根据数据求出两球碰撞前的动量之和是__________，两球碰撞后的动量之和是__________，由此得出的结论是__________________________________________.解析答案mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm20.010.015.2

47.9实验误差允许的范围内，碰撞前后总动量守恒(2)该同学实验数据记录如表所示，设两球在空中运动的时间为t解析

A、B两球在碰撞前后都做平抛运动，高度相同，在空中运动的时间相同，而水平方向都做匀速直线运动，其水平射程等于速度与落地时间t的乘积.解析A、B两球在碰撞前后都做平抛运动，高度相同，在空中运动由此得出的结论是实验误差允许的范围内，碰撞前后总动量守恒.由此得出的结论是实验误差允许的范围内，碰撞前后总动量守恒.第一章

实验验证动量守恒定律第一章实验验证动量守恒定律学习目标1.掌握验证动量守恒定律的方法和基本思路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法．学习目标内容索引知识探究题型探究内容索引知识探究知识探究验证碰撞中的动量守恒定律．一、实验目的为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动．设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值．根据实验求出两物体碰前动量p＝m1v1＋m2v2，碰后动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看p与p′是否相等，从而验证动量守恒定律．二、实验原理验证碰撞中的动量守恒定律．一、实验目的为了使问题简化，这里研实验设计需要考虑的问题：(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上．(2)如何测定质量和速度．①测量质量用天平．②测定碰撞前后的速度，这是实验成功的关键．三、实验设计四、实验案例气垫导轨上的实验器材：气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等．实验设计需要考虑的问题：三、实验设计四、实验案例气垫导轨上气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦产生的影响．图1图2设Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间，则v＝.气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，五、实验步骤1.调节气垫导轨，使其水平.是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止.2.按说明书连接好数字计时器与光电门.3.如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中.图3五、实验步骤1.调节气垫导轨，使其水平.是否水平可按如下方法4.如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架.将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度.测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中.图44.如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架.将两滑块从左、右以5.如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中.图55.如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑6.根据上述各次碰撞的实验数据验证碰撞前后的动量是否守恒.实验数据记录表

碰撞(烧断)前碰撞(烧断)后质量m(kg)m1m2m1m2

速度v(m·s－1)v1v2v1′v2′mv(kg·m·s－1)m1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′

结论

实验结论：碰撞前后两滑块的动量守恒.6.根据上述各次碰撞的实验数据验证碰撞前后的动量是否守恒.

题型探究题型探究例1

某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中动量变化的规律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图6所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.(1)若已得到打点纸带如图7所示，测得的各计数点间的距离已标在图上，A为运动起始的第一点.则应选____段来计算小车A的碰前速度，应选____段来计算小车A和小车B碰后的共同速度(填“AB”“BC”“CD”或“DE”).答案解析图7BCDE例1某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中动量变化的规律解析因小车做匀速运动，应取纸带上打点均匀的一段来计算速度，碰前BC段点距相等，碰后DE段点距相等，故取BC段、DE段分别计算碰前小车A的速度和碰后小车A和小车B的共同速度.解析因小车做匀速运动，应取纸带上打点均匀的一段来计算速度，(2)已测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg，由以上的测量结果可得：碰前两小车的总动量为______kg·m/s，碰后两小车的总动量为_________kg·m/s.答案解析0.4200.417解析碰前小车速度其动量pA＝mAvA＝0.40×1.05kg·m/s＝0.420kg·m/s碰后总动量pAB＝(mA＋mB)vAB＝(0.40＋0.20)×0.695kg·m/s＝0.417kg·m/s(2)已测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量m例2

某同学用图8甲所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中SQ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.再把B球放在水平槽上靠近末端的地方，让A球仍从位置G由静止滚下，和B球碰撞后，A、B两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O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点