16.1实验：研究碰撞中的动量守恒-2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-5）

2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版选修3-5） 16.1实验：研究碰撞中的动量守恒 【学习目标】 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路； 2．掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法； 3．掌握实验数据处理的方法； 4．掌握案例的原理、方法． 【要点梳理】要点诠释： 要点一、实验内容 1．实验目的 该实验的目的是追寻碰撞过程中的不变量，由于质量不是描述运动状态的量，因此我们需要在包括物体质量和速度在内的整体关系中探究哪些是不变的，所以实验中一方面需要控制碰撞必须是一维碰撞，另一方面还要测量物体的质量和速度，并通过计算探究不变量存在的可能性． 2．实验探究的基本思路 （1）一维碰撞． 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞． （2）追求不变量． 在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为，碰撞前的速度分别为，碰撞后的速度分别为，如果速度与我们规定的正方向一致取正值，相反取负值，依次研究以下关系是否成立： ①； ②； ③ ； ④ ． 3．实验探究的案例 方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞，如图所示． （1）质量的测量：用天平测量． （2）速度的测量：，式中为滑块（挡光片）的宽度，为数字计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间． （3）各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量． 方案二：利用等长悬线悬挂等大小球实现一维碰撞，如图所示． （1）质量的测量：用天平测量． （2）速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度． （3）不同碰撞情景的实现：用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失． 方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞，如图所示． （1）质量的测量：用天平测量． （2）速度的测量：，是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量．为小车经过所用的时间，可由打点间隔算出．