16.1 实验：探究碰撞中的不变量 课件 -2022-2023学年高二下学期物理人教版选修3-5

实验：探究碰撞中的不变量 生活中的各种碰撞现象 珍爱生命 小心驾驶 珍爱生命 远离车祸 碰撞过程中可能有哪些物理量在变？ 碰撞过程中有没有哪些物理量不变呢？ 猜 构建简单 物理模型 碰撞以后的速度分别为V1’和V2’ A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运动，即一维碰撞。 可能有哪些关系？ 1.怎样测质量？ 天平 2.怎样测速度？ 频闪照片测速 单摆（角度）测速 打点计时器（纸带）测速 平抛测速 光电门测速 播放 光电门测速：测出滑块经过光电门的时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t 气垫导轨 碰撞滑块 光电门 L 光电门测速 实验数据分析 实验数据分析 实验数据分析 实验结论： 实验探究表明，A、B两物体碰撞前后的不变量为： 这就是动量守恒定律 动量:质量与速度的乘积。p=mv 方向：跟速度同向。 碰撞的种类： 弹性碰撞：碰撞前后系统的总动能相等（守恒）。 非弹性碰撞： 完全非弹性碰撞： 碰撞前系统的总动能大于碰撞后系统的总动能。 碰撞前系统的总动能大于碰撞后系统的总动能。碰撞后粘在一起，速度相等。系统总动能损失最大。 碰撞前A的速度为: 橡皮泥 θ β 保证两绳等长 单摆（角度）测速 机械能守恒或动能定理 L 碰撞后A和B的速度为： 探究动量守恒的表达式 橡皮泥 测出相邻计数点间的距离⊿X，可得速度打点计时器测速为 v =⊿X/⊿t 打点计时器（纸带）测速 用天平测出辆小车的质量（包括撞针或橡皮泥） 固定打点计时器，连好电路。 平衡摩擦力 做实验 改变质量，重做实验 数据记录与处理： 频闪照片测速：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⊿t，可得速度为 v A=XA/⊿t 频闪照片测速 h h 斜槽末端切向水平 平抛测速：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⊿t，可得速度为 v =XOP/⊿t 为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB 落点确定： 平抛测速 注意： 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 天平、刻度尺、重垂线 平抛测速的其他方案 需测球的直径 平抛测速 课堂练习 1、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，已知光电门的宽度为L，两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动，经过光电门的时间各自为⊿tA和⊿tB，碰撞后，滑块B和A先后以⊿tB’和⊿tA’ 经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是________________________________________ 2、某同学利用如图所示的装置探究碰撞中的不变量，则（1）下列说法正确的是( ) A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长 B．由静止释放小球以便较准确地计算小 球碰前的速度 C．两小球必须都是钢性球，且质量相同 D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动 （2）已知两球A和B的质量之比为2：1，如图所示，开始时A球从与竖直成450角的位置静止释放，之后两球粘在一起向右摆动，最大摆角为300，如果本实验允许的最大误差是±4%，试分析碰撞前后两球的质量与速度乘积之和是否保持不变？ ABD 1.531m√gL 1.553m√gL 1.4% 课堂练习 3、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：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，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，测得小车A的质量为310g，小车B(包括橡皮泥)的质量为205g，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为___ kg·m/s；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为______ kg·m/s(保留三位有效数字)。两结果不完全相等的主要原因是___________________________________________________ 0.620 0.618 纸带与打点计时器的限位孔及小车与木板间有摩擦。 课堂练习 4、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验：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，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示。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所示，并测得各计数点间距