物理人教版 (新课标)选修3-5第十六章 动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量教课内容课件ppt

这是一份物理人教版 (新课标)选修3-5第十六章 动量守恒定律1 实验：探究碰撞中的不变量教课内容课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了图16－1－1，精讲精析，答案见精讲精析，图16－1－2，图16－1－3，图16－1－4等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路．2．探究一维碰撞中的不变量．
(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(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．
2．追寻不变量在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有物体的质量和物体的速度，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v′1、v′2.如果速度与规定的正方向一致，则速度取正值，否则取负值．依据猜想与假设，依次研究以下关系是否成立：
三、实验器材　方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．
四、实验步骤　不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：1．用天平测相关质量．2．安装实验装置．3．使物体发生碰撞．4．测量或读出相关物理量，计算有关速度．5．改变碰撞条件，重复步骤3、4.6．进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量．7．整理器材，结束实验．
一、实验数据的处理和实验结论1．实验数据的处理为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后探究不变量.
从表中所列的三个关系中，找出碰撞前和碰撞后守恒的量.2.实验结论经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.
二、误差分析1．碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞．2．碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影响是产生误差的又一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度．
三、注意事项1．保证两物体发生的是一维碰撞，即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．2．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平．3．若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．4．碰撞有很多情形．我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求．
(2011年盐城高二检测)某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不变量．实验仪器如图16－1－1所示．
实验过程：(1)调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作．(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L.(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)．(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2.
(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上，让滑块2处于静止状态(v2＝0)，用滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间t1和碰后通过光电门的遮光时间t2.(6)先根据v＝L/t计算滑块1碰撞前的速度v1及碰后两者的共同速度v；再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较大小．实验数据：m1＝0.324 kg　m2＝0.181 kg　L＝1.00×10－3 m
某同学设计了一个用打点计时器做“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．他设计的具体装置如图16－1－2所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，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16－1－3所示，并测得各计数点间距(已标在图上)，则应选________段来计算A的碰前速度．应选________段来计算A和B碰后的共同速度．(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)．
(2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg.由以上测量结果可得：碰前mAv0＝________kg·m/s；碰后(mA＋mB)v共＝________kg·m/s.由此得出结论____________________________________．【思路点拨】　小车拖着通过打点计时器的纸带，纸带上的点迹记录了两个小车碰撞前后的情况，要根据实际碰撞的状况来判断纸带上哪一段是碰前的，哪一段是碰后的．
【精讲精析】　(1)从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选BC段计算A的碰前速度，从CD段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选DE段计算碰后A和B的共同速度．
小车A、B碰撞后：(mA＋mB)v共＝(0.20＋0.40) ×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s.所以在误差许可的范围内可证明碰撞中mv的矢量和是守恒的量．【答案】　见精讲精析
某同学用如图16－1－4甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．
图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．
(1)碰撞后B球的水平射程应取为________ cm.(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是________．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离C．测量A球与B球的质量D．测量G点相对于水平槽面的高度
【思路点拨】　 两球下落高度相同，由平抛运动规律知，其初速度可由水平位移求出，在时间相同的条件下，可变求质量与速度乘积为求质量与水平位移乘积，从而来探究碰撞过程中mv的矢量和是否是不变量，该方案相比教材中三种方案从实验操作过程来说更方便．