追尋碰撞中的不變量

追尋碰撞中的不變量第1頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

第十六章動(dòng)量守恒定律1實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量【知識(shí)目標(biāo)】1、明確探究碰撞中的不變量的基本思路．2、掌握同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前后的速度的測(cè)量方法．3、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法．【重點(diǎn)、難點(diǎn)】1、碰撞中的不變量的探究；2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理．第2頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)中常見的一種現(xiàn)象，兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后，速度都發(fā)生變化．兩個(gè)物體的質(zhì)量比例不同時(shí)，它們的速度變化也不一樣．物理學(xué)中研究運(yùn)動(dòng)過程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié)通過實(shí)驗(yàn)探究碰撞過程中的什么物理量保持不變(守恒)．第3頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、一維碰撞我們只研究最簡(jiǎn)單的情況——兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)．這種碰撞叫做一維碰撞．實(shí)驗(yàn)探究的基本思路第4頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

如圖所示，A、B是懸掛起來的鋼球，把小球A拉起使其懸線與豎直線夾一角度a，放開后A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與B球發(fā)生碰撞，碰后B球擺幅為β角．如兩球的質(zhì)量mA=mB，碰后A球靜止，B球擺角β=α，這說明A、B兩球碰后交換了速度；如果mA>mB，碰后A、B兩球一起向右擺動(dòng)；如果mA<mB，碰后A球反彈、B球向右擺動(dòng)．以上現(xiàn)象說明A、B兩球碰撞后，速度發(fā)生了變化，當(dāng)A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，速度變化的情況也不同．第5頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

2．追尋不變量在一維碰撞的情況下與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的量只有物體的質(zhì)量和物體的速度．設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前它們速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1’、v2’．規(guī)定某一速度方向?yàn)檎鲎睬昂笏俣鹊淖兓臀矬w的質(zhì)量m的關(guān)系，我們可以做如下猜測(cè)：第6頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日①碰撞前后物體質(zhì)量不變，但質(zhì)量并不描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不是我們追尋的“不變量”．②必須在各種碰撞的情況下都不改變的量，才是我們追尋的不變量．第7頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1．實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即兩個(gè)物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿同一直線運(yùn)動(dòng);2．用天平測(cè)量物體的質(zhì)量；3．測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體在碰撞前后的速度．速度的測(cè)量：可以充分利用所學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，如利用勻速運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)，并借助于斜槽、氣墊導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶等來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮涂刂茖?shí)驗(yàn)條件．實(shí)驗(yàn)條件的保證、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量第8頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日用氣墊導(dǎo)軌做碰撞實(shí)驗(yàn)第9頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日?qǐng)D中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設(shè)為L(zhǎng)．氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開關(guān)，并與計(jì)時(shí)裝置相連，構(gòu)成光電計(jì)時(shí)裝置．當(dāng)擋光板穿入時(shí)，將光擋住開始計(jì)時(shí)，穿過后不再擋光則停止計(jì)時(shí)，設(shè)記錄的時(shí)間為t，則滑塊相當(dāng)于在L的位移上運(yùn)動(dòng)了時(shí)間t，所以滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=L/t．參考案例一中測(cè)速原理第10頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)小車連接成一體(如上圖)。通過紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。用小車研究碰撞第11頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1’=V2’=mvm1v1+m2v2=M1v’1+m2v’2=mv2m1v12+m2v22=M1v’12+m2v’22=v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析(a-1)第12頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析(a-2)第13頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析(a-3)第14頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析(b)第15頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日碰撞前碰撞后質(zhì)量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m實(shí)驗(yàn)記錄及分析—(c)第16頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)小車連接成一體(如上圖)。通過紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。用小車研究碰撞第17頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期日小結(jié)基本思路(一維碰撞)與物