16.1 实验：探究碰撞中的不变量-【二元课件】2020-2021学年高二物理课件+素材精选（人教版选修3-5）

第十六章 动量守恒定律 第１节　实验：探究碰撞中的不变量 一、碰撞 生活中的各种碰撞现象 水上电动碰碰船 儿童乐园碰碰车 拳击 汽车碰撞实验 台球碰撞的频闪照片 1、相互作用时间极短； 2、相互作用力极大，即内力远大于外力； 碰撞有什么特点呢？ 【思考与讨论】 3、速度都发生变化． 碰撞的特点: 问题1：碰撞的过程遵守什么规律呢? 演示１： 质量相同的钢球碰撞 质量相差较多的钢球碰撞 演示２： 质量? 速度? 结论：以上现象说明两球碰撞后，速度发生了变化，当两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同（碰撞过程中，速度的变化与质量的大小有关）。   A B m1 m2   m1 m2 m1 m2 A B 问题２：什么是一维碰撞？ 问题探究３：一维碰撞前后那些量可能不变？做了怎样的猜想？ 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。这种碰撞叫做一维碰撞。 实验思路 6 实验猜想   A B m1 m2   m1 m2 m1 m2 A B ①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。 ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量。 也许…… 问题３：一维碰撞前后那些量可能不变？做了怎样的猜想？ 7 实验猜想   A B m1 m2   m1 m2 m1 m2 A B 也许…… 问题４：如何处理矢量的方向呢？ 设定坐标轴正方向， 与坐标轴方向一致，取正值， 否则取负值。 坐标轴正方向 8 问题６：怎样测量物体的质量呢？ 问题５：实验成功的条件是什么，如何保证？ 用天平测量物体的质量； 速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。 实验必须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，碰撞之后还沿同一直线运动（对心碰撞）； 问题７：怎样测量物体的速度呢？ 气垫导轨 碰撞滑块 光电门 L 挡光条 测出滑块经过光电门的时间t， 挡光条的宽度为L， 则滑块匀速运动的速度为 导轨水平 测速原理1：光电门测速 橡皮泥 θ β 保证两绳等长 测速原理2：单摆测速   设摆绳长为L，测出摆角θ和β， 机械能守恒可得速度为 橡皮泥 测出相邻计数点间的距离Δx，   测速原理3：打点计时器测速 可得速度为 相邻计数点间的时间Δt， 光滑桌面通过平衡摩擦力获得 还有其他方案吗？ 分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况， 设频闪时间间隔为Δ t，可得速度为   测速原理4 ：频闪照片测速 h h 斜槽末端切向水平 测出碰撞前后各球落点到O间的距离xOP、xOM、xON， 各球空中运动时间均相同，设为Δ t，可得速度为 为防止碰撞中A球反弹，有: mA＞mB 落点确定： 测速原理5：平抛测速   注意事项： 5、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，也不需要测量桌面的高度； 4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2); 1、斜槽末端的切线要水平； 2、从同一高度释放小球 ； O P M N   碰撞前 碰撞后 质量(kg) m1= m2= m1= m2= 速度(m/s) v1= v2= mv mv2 需要考虑的问题 4 4 4 4 9 0 3 6 36 36 180 324 2 2 4.5 9 36 36 243 324 2 2 4 4 6 0 -2 4 12 12 72 72 0 3   碰撞前 碰撞后 质量(kg) m1= m2= m1= m2= 速度(m/s) v1= v2= mv mv2 需要考虑的问题 4 2 4 2 0 0 2 -4 0 0 48 0 0 9 6 6 36 36 324 216 在碰撞前后系统各部分的“mv”（矢量，要考虑方向）的总和是一个定值，我们给“mv”一个名称叫动量P。 结论： 该同学设计的实验步骤如下： A.用天平测出小车A的质量为mA＝0.4 kg， 小车B的质量为mB＝0.2 kg B.更换纸带重复操作三次 经典例题 1.某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量：电磁打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、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。 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一定的初速度vA (1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来__