高中物理 1.3 動量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用 第3課時課件 粵教版選修35.ppt

動量守恒定律的應(yīng)用第3課時 高中物理 選修3 5 粵教版 目標(biāo)定位 1 明確探究物體碰撞中動量變化規(guī)律的基本思路 2 掌握直線運(yùn)動物體速度的測量方法 猜想與假設(shè)為了使問題簡化 這里研究兩個物體的碰撞 且碰撞前兩物體沿同一直線運(yùn)動 碰撞后仍沿這一直線運(yùn)動 設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1 m2 碰撞前的速度分別為v1 v2 碰撞后的速度分別為v1 v2 如果速度與我們規(guī)定的正方向相同取正值 相反取負(fù)值 根據(jù)實(shí)驗(yàn)求出兩物體碰前動量p m1v1 m2v2 碰后動量p m1v1 m2v2 看p與p 是否相等 從而驗(yàn)證動量守恒定律 實(shí)驗(yàn)設(shè)計實(shí)驗(yàn)設(shè)計需要考慮的問題 1 如何保證碰撞前后兩物體速度在一條直線上 2 如何測定碰撞前 后兩物體的速度 實(shí)驗(yàn)案例氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌 氣泵 光電計時器 天平等 氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1所示 由導(dǎo)軌 滑塊 擋光片 光電門等組成 在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔 向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣 壓縮空氣會從小孔中噴出 使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上 如圖2所示 圖中氣墊層的厚度放大了很多倍 這樣大大減小了由摩擦產(chǎn)生的影響 圖1 1 質(zhì)量的測量 用 測量 2 速度的測量 用 測量 圖2 天平 光電計時器 實(shí)驗(yàn)步驟1 如圖2所示調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌 使其水平 是否水平可按如下方法檢查 打開氣泵后 導(dǎo)軌上的滑塊應(yīng)該能保持靜止 2 按說明書連接好數(shù)字計時器與光電門 3 如圖3所示 把中間夾有彎形彈簧片的兩滑塊置于光電門中間保持靜止 燒斷拴彈簧片的細(xì)線 測出兩滑塊的質(zhì)量和速度 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入設(shè)計好的表格中 圖3 4 如圖4所示 在滑塊上安裝好彈性碰撞架 將兩滑塊從左 右以適當(dāng)?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后在兩光電門中間發(fā)生碰撞 碰撞后分別沿各自碰撞前相反的方向運(yùn)動再次經(jīng)過光電門 光電計時器分別測出兩滑塊碰撞前后的速度 測出它們的質(zhì)量后 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中 圖4 5 如圖5所示 在滑塊上安裝好撞針及橡皮泥 將裝有橡皮泥的滑塊停在兩光電門之間 裝有撞針的滑塊從一側(cè)經(jīng)過光電門后兩滑塊碰撞 一起運(yùn)動經(jīng)過另一光電門 測出兩滑塊的質(zhì)量和速度 將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中 圖5 6 根據(jù)上述各次碰撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找物體碰撞中動量變化的規(guī)律 氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)結(jié)論 碰撞前后兩滑塊的動量之和保持不變 典例分析 例1 2014 課標(biāo) 現(xiàn)利用圖6 a 所示的裝置驗(yàn)證動量守恒定律 在圖 a 中 氣墊導(dǎo)軌上有a b兩個滑塊 滑塊a右側(cè)帶有一彈簧片 左側(cè)與打點(diǎn)計時器 圖中未畫出 的紙帶相連 滑塊b左側(cè)也帶有一彈簧片 上面固定一遮光片 光電計時器 未完全畫出 可以記錄遮光片通過光電門的時間 圖6實(shí)驗(yàn)測得滑塊a的質(zhì)量m1 0 310kg 滑塊b的質(zhì)量m2 0 108kg 遮光片的寬度d 1 00cm 打點(diǎn)計時器所用交流電的頻率f 50 0hz 將光電門固定在滑塊b的右側(cè) 啟動打點(diǎn)計時器 給滑塊a一向右的初速度 使它與b相碰 碰后光電計時器顯示的時間為 tb 3 500ms 碰撞前后打出的紙帶如圖 b 所示 例2 某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做 探究碰撞中的動量變化規(guī)律 的實(shí)驗(yàn) 氣墊導(dǎo)軌裝置如圖7所示 所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌 滑塊 彈射架 光電門等組成 圖7 1 下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟 安裝好氣墊導(dǎo)軌 調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕 使導(dǎo)軌水平 向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣 接通光電計時器 把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間 滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩 釋放滑塊1 滑塊1通過光電門1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2碰撞 碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2 兩滑塊通過光電門后依次被制動 讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為滑塊1通過光電門1的擋光時間 t1 10 01ms 通過光電門2的擋光時間 t2 49 99ms 滑塊2通過光電門2的擋光時間 t3 8 35ms 測出擋光片的寬度d 5mm 測得滑塊1 包括撞針 的質(zhì)量為m1 300g 滑塊2 包括彈簧 質(zhì)量為m2 200g 2 數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論 實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是 a b 碰撞前滑塊1的速度v1為 m s 碰撞后滑塊1的速度v2為 m s 滑塊2的速度v3為 m s 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 在誤差允許的范圍內(nèi) 通過本實(shí)驗(yàn) 同學(xué)們可以探究出碰撞前后系統(tǒng)的總動量和總動能如何變化 通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明理由 a b 答案 a 大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差 b 保證兩個滑塊的碰撞是一維的 0 500 100 60 a 系統(tǒng)碰撞前 后質(zhì)量與速度的乘積之和不變b 碰撞前后總動能不變 例3 2014 松原高二檢測 某同學(xué)設(shè)計了一個用打點(diǎn)計時器做 探究碰撞中動量變化規(guī)律 的實(shí)驗(yàn) 在小車a的前端粘有橡皮泥 推動小車a使之做勻速運(yùn)動 然后與原來靜止在前方的小車b相碰并粘合成一體 繼續(xù)做勻速運(yùn)動 他設(shè)計的實(shí)驗(yàn)具體裝置如圖8所示 在小車a后連著紙帶 電磁打點(diǎn)計時器使用的電源頻率為50hz 長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力 圖8 1 若實(shí)驗(yàn)已得到的打點(diǎn)紙帶如圖9所示 并測得各計數(shù)點(diǎn)間距 標(biāo)在圖上 則應(yīng)該選 段來計算a的碰撞前速度 應(yīng)選 段來計算a和b碰后的共同速度 選填 ab bc cd 或 de 圖9 2 已測得小車a的質(zhì)量ma 0 40kg 小車b的質(zhì)量mb 0 20kg 由以上測量結(jié)果可得 碰前mava kg m s 碰后 ma mb v共 kg m s 由此得出結(jié)論是 本題計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字 答案 1 bcde 2 0 4200 417結(jié)論見解析解析