实验 探究碰撞中动量的变化规律.ppt

预习导学,实验探究碰撞中动量的变化规律,预习导学,课堂讲义,课堂讲义,预习导学,课堂讲义,实验探究碰撞中动量的变化规律,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,实验探究碰撞中动量的变化规律,高中物理,选修,3-5,粤教版,目标定位,1.,明确探究物体碰撞中动量变化规律的基本思,路,.2.,掌握直线运动物体速度的测量方法,猜想与假设,为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动,设两个物体的质量分别为,m,1,、,m,2,，碰撞前的速度分别为,v,1,、,v,2,，碰撞后的速度分别为,v,1,、v,2,，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值,根据实验求出两物体碰前动量,p,m,1,v,1,m,2,v,2,，碰后动量,p,m,1,v,1,m,2,v,2,，看,p,与,p,是否相等，从而验证动量守恒定律,实验设计,实验设计需要考虑的问题：,(1),如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上,(2),如何测定碰撞前、后两物体的速度,实验案例气垫导轨上的实验,气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等,气垫导轨装置如图,1,所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上,(,如图,2,所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍,),，这样大大减小了由,摩擦产生的影响,图,1,(1),质量的测量：用,_,测量,(2),速度的测量：用,_,测量,图,2,天平,光电计时器,实验步骤,1,如图,2,所示调节气垫导轨，使其水平是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止,2,按说明书连接好数字计时器与光电门,3,如图,3,所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中,图,3,4,如图,4,所示，在滑块上安装好弹性碰撞架将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中,图,4,5.,如图,5,所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中,图,5,6,根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞中动量变化的规律,气垫导轨实验数据记录表,实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变,碰撞,(,烧断,),前,碰撞,(,烧断,),后,质量,m,(kg),m,1,m,2,m,1,m,2,速度,v,(m,s,1,),v,1,v,2,v,1,v,2,m,v,(kg,m,s,1,),m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,结论,典例分析,【,例,1】,(2014,课标,),现利用图,6(a),所示的装置验证动量守恒定律在图,(a),中，气垫导轨上有,A,、,B,两个滑块，滑块,A,右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器,(,图中未画出,),的纸带相连；滑块,B,左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器,(,未完全画出,),可以记录遮光片通过光电门的时间,图,6,实验测得滑块,A,的质量,m,1,0.310 kg,，滑块,B,的质量,m,2,0.108 kg,，遮光片的宽度,d,1.00 cm,；打点计时器所用交流电的频率,f,50.0 Hz.,将光电门固定在滑块,B,的右侧，启动打点计时器，给滑块,A,一向右的初速度，使它与,B,相碰碰后光电计时器显示的时间为,t,B,3.500 ms,，碰撞前后打出的纸带如,图,(b),所示,【,例,2】,某同学利用气垫导轨做,“,探究碰撞中的动量变化规律,”,的实验，气垫导轨装置如图,7,所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成,图,7,(1),下面是实验的主要步骤：,安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；,向气垫导轨通入压缩空气；,接通光电计时器；,把滑块,2,静止放在气垫导轨的中间；,滑块,1,挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；,释放滑块,1,，滑块,1,通过光电门,1,后与左侧固定弹簧的滑块,2,碰撞，碰后滑块,1,和滑块,2,依次通过光电门,2,，两滑块通过光电,门后依次被制动；,读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块,1,通过光电,门,1,的挡光时间,t,1,10.01 ms,，通过光电门,2,的挡光时间,t,2,49.99 ms,，滑块,2,通过光电门,2,的挡光时间,t,3,8.35 ms,；,测出挡光片的宽度,d,5 mm,，测得滑块,1(,包括撞针,),的质量,为,m,1,300 g,，滑块,2(,包括弹簧,),质量为,m,2,200 g,；,(2)数据处理与实验结论：,实验中气垫导轨的作用是：,A._,，,B,_,碰撞前滑块,1,的速度,v,1,为,_m/s,；碰撞后滑块,1,的速度,v,2,为,_m/s,；滑块,2,的速度,v,3,为,_m/s,；,(,结果保留,两位有效数字,),在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出碰,撞前后系统的总动量和总动能如何变化？通过对实验数据的,分析说明理由,a,_,；,b._,答案,A.,大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误,差,B,保证两个滑块的碰撞是一维的,0.50,0.10,0.60,a.,系统碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变,b,碰撞前后总动能不变,【,例,3】,(2014,松原高二检测,),某同学设计了一个用打点计时器做,“,探究碰撞中动量变化规律,”,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实验具体装置如图,8,所示，在小车,A,后连着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为,50 Hz,，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力,图,8,(1),若实验已得到的打点纸带如图,9,所示，并测得各计数点间距,(,标在图上,),，则应该选,_,段来计算,A,的碰撞前速度；应选,_,段来计算,A,和,B,碰后的共同速度,(,选填,“,AB,”,、,“,BC,”,、,“,CD,”,或DE,”),图,9,(2),已测得小车,A,的质量,m,A,0.40 kg,，小车,B,的质量,m,B,0.20 kg.,由以上测量结果可得：碰前,m,A,v,A,_kgm/s,；碰后：,(,m,A,m,B,),v,共,_kgm/s.,由此得出结论是,_,(,本题计算结果均保留三位有效数字,),答案,(1),BC,DE,(2)0.420,0.417,结论见解析,解析,(1),小车碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前的速度应选,BC,段,CD,段上所打的点由稀变密，可见在,CD,段,A,、,B,两小车相互碰撞,A,、,B,碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，故应选,DE,段计算碰后的速度,再见,