高中物理人教选修35课件第16章第1节

1、动量守恒定律,第十六章,第一节 实验：探究碰撞中的不变量,第十六章,碰撞是自然界中常见的现象。两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。微观粒子之间更是由于相互碰撞而改变能量，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。 碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？,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m1、m2，碰撞前它们的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1、v2。,实验的基本思路,同一直线,仍沿这条直线,m1v1m2v2,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

2、所示。,实验方案,宽度,光电门,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。,单摆摆长,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。,小车匀速,1将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中,数据处理,从上表中的三个关系中，找出碰撞前和碰撞后相等的关系量。 2结论 在实验误差允许的范围内，碰撞前、后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积之和，即m1v1m2v2_。,一、实验过程 1实验器材 方

3、案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶片、撞针、橡皮泥等。 方案二：带细线的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶片等。 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等。,2实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： (1)用天平测量相关的质量； (2)安装实验装置； (3)使物体发生碰撞； (4)测量或读出有关数据，计算出物体的速度； (5)改变碰撞条件重复上述3、4步； (6)进行数据处理通过分析对比，找出碰撞中的不变量； (7)整理实验器材。,二、注意事项 1保证两物体发生的是一维碰撞

4、。即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。 2气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，禁止在不通气的情况下将滑块在轨面上滑磨。 3若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意应利用水平仪确保导轨水平。,4利用摆球进行实验时，可以将实验仪器靠在一个大型的量角器上，这样可以较准确地读出小球摆动的角度，以减小误差。 5若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，以便对心碰撞，且刚好接触时，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。 6碰撞有很多情形，我们追寻的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求。,三、误差分析 1碰撞前后是否

5、在一条直线上，与实验设计有关。气垫导轨很好地控制了两个物体碰撞的一维性，其他两个设计都存在碰撞不是严格的一维碰撞的问题，造成实验的误差。 2碰撞中是否受其他力(例如：摩擦力)的影响是带来误差的又一个重要原因，实验中要合理控制实验条件，尽量减小或避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。 3测量及读数的准确性也是造成误差的一个重要原因，实验中要规范读数和测量，尽量减小误差因素的影响。 方案一相比之下较为准确，研究的项目也可以更多一些。,探究一维碰撞中的不变量,某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为12。当两摆均处于自由静止

6、状态时，其侧面刚好接触。向左上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45角，然后将其由静止释放，结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30。此实验能否成功说明碰撞前后质量与速度的乘积是不变量？ 答案：能,拓展延伸,重复这种操作10次，图中O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O点对齐。,(1) 碰撞后B球的水平射程应为_cm。 (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

7、点位置到O点的距离 BA球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O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,解析：(1)将10个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后B球的水平射程为64.7cm，因最后一位数字为估计值，允许误差0.1cm，因此64.6cm和64.8cm也是正确的。 (2)从同一 高度做平抛运动飞行的时间t相同，而水平方向为匀速运动，故水平位移svt，所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移代替平抛初速度，亦即碰撞前后的速度，证明mAOP与mAOMmBON是否相等，即可以说明两个物体碰撞前后各自的质量与其速度

8、的乘积之和是否相等，故必须测量的是两球的质量和水平射程，即选项A、B、D是必须进行的测量。,答案：(1)64.7cm(64.664.8cm均可)；(2)ABD 点评：该题中利用平抛运动的规律，巧妙的提供了一种测量碰撞前后的速度的方法，既方便又实用。,在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可以探索mv2这个量(对应于动能)的变化情况。,(1)若采用弓形弹片滑块的方案如图甲所示，弹开后的mv2的总量_(填“大于”“小于”或“等于”)弹开前mv2的总量，这是因为_。 (2)若采用图乙所示的方案，碰撞前mv2的总量_(填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的总量，说明碰撞中机械能_。(填“守恒”或“不守恒”)。 (3)若采用图丙所示的方案，碰撞前mv2的总量_(填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的总量，说明碰撞中存在_损失。,答案：(1)大于弹片的弹性势能转化为两滑块动能，滑块动能增加(2)等于守恒(3)大于机械能 解析：(1)弹开前，两滑块静止，动