1、第十六章第十六章 动量守恒定律动量守恒定律实验实验: : 探究碰撞中的探究碰撞中的 不变量不变量实验设计实验设计生活中的各种碰撞现象生活中的各种碰撞现象撞车撞车生活中的各种碰撞现象生活中的各种碰撞现象打打桩桩机机打打桩桩生活中的各种碰撞现象生活中的各种碰撞现象钉钉钉钉子子生活中的各种碰撞现象生活中的各种碰撞现象飞飞鸟鸟撞撞飞飞机机生活中的各种碰撞现象生活中的各种碰撞现象打打网网球球生活中的各种碰撞现象生活中的各种碰撞现象拳拳击击二、生活中的各种碰撞现象二、生活中的各种碰撞现象打打台台球球 碰撞是日常生活、生产活动中碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰常见的一种现象，两个物体
2、发生碰撞后，速度都发生变化撞后，速度都发生变化 物理学中研究运动过程中的守恒物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过量具有特别重要的意义，本节通过实验来探究碰撞过程中的什么物理实验来探究碰撞过程中的什么物理量保持不变量保持不变( (守恒守恒) ) 问题问题3:3:碰撞中有没有哪个物理量是不变碰撞中有没有哪个物理量是不变的的? ?问题问题2:2:我们的研究对象是谁我们的研究对象是谁? ?问题问题1:1:以上两种碰撞我们先研究哪一种以上两种碰撞我们先研究哪一种? ? 1 1、一维碰撞、一维碰撞 我们只研究最简单的情况我们只研究最简单的情况两个物体碰撞前沿同一直线运动，两个物体碰撞
3、前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动碰撞后仍沿同一直线运动 这种碰撞叫做一维碰撞这种碰撞叫做一维碰撞 如图所示，如图所示，A A、B B是是悬挂起来的钢球，把小悬挂起来的钢球，把小球球A A拉起使其悬线与竖拉起使其悬线与竖直线夹一角度直线夹一角度a a，放开后，放开后A A球运动球运动到最低点与到最低点与B B球发生碰撞，碰后球发生碰撞，碰后B B球摆幅为球摆幅为角角 如两球的质量如两球的质量m mA A=m=mB B，碰后，碰后A A球球静止，静止，B B球摆角球摆角=，这说明，这说明A A、B B两球碰后交换了速度两球碰后交换了速度 如如m mA AmmB B，碰后，碰后A A、B B
4、两球一起向右摆动；两球一起向右摆动； 如如m mA AmmB B，碰后，碰后A A球球反弹、反弹、B B球向右摆动；球向右摆动； 以上现象说明以上现象说明A A、B B两球碰撞后，两球碰撞后，速度发生了变化，当速度发生了变化，当A A、B B两球的质两球的质量关系发生变化时，速度变化的情量关系发生变化时，速度变化的情况也不同况也不同 2 2追寻不变量追寻不变量 在一维碰撞的情况下与物体运动有在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度关的量只有物体的质量和物体的速度分析：分析： 碰撞前后物体质量不变，但碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我质量并不描述物体
5、的运动状态，不是我们追寻的们追寻的“不变量不变量” 必须在各种碰撞的情况下都必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量不改变的量，才是我们追寻的不变量 2 2追寻不变量追寻不变量 所以，我们要追寻的守恒量，应所以，我们要追寻的守恒量，应该是该是碰撞前后速度的变化和物体的质量碰撞前后速度的变化和物体的质量m m的关系的关系。 设两个物体的质量分别为设两个物体的质量分别为m m1 1、m m2 2，碰撞前它们速度分别为碰撞前它们速度分别为v v1 1、v v2 2，碰撞后，碰撞后的速度分别为的速度分别为v v1 1、v v2 2规定某一速度方规定某一速度方向为正我们可以猜想一下哪个可
6、能是向为正我们可以猜想一下哪个可能是不变量？不变量？猜想猜想22112211vmvmvmvm222211222211vmvmvmvm22112211mvmvmvmv.1 1实验必须保证碰撞是一维的；实验必须保证碰撞是一维的； 2 2用天平测量物体的质量；用天平测量物体的质量；3 3测量两个物体在碰撞前后的速度测量两个物体在碰撞前后的速度 速度的测量：可以充分利用所学的速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实时器和纸带等来达到实验目的和控
7、制实验条件验条件实验方案设计实验方案设计阅读：参考案例阅读：参考案例还可以是什么方案？还可以是什么方案？ 图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为一定的宽度，设为L L气垫导轨上黄色框架上气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置光电计时装置 当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为为t t，则滑块相当于在，则滑块相当于在L L的位移上运动了时间的位移上运动了时间t t，所以滑块匀速运动的速度所以滑块匀速运动的速度v=L/tv=L/t参考案例四：参考案例四：实验装置实验装置待测数据待测数据tNOvtvNOtOMvtvOMtOPvtvOP221111 设小球下落时间为设小球下落时间为t,t,质量为质量为m m1 1的入的入射小球碰前速度为射小球碰前速度为v v1 1 , ,碰后入射小球的碰后入射小球的速度为速度为 ，被碰小球的速度为，被碰小球的速度为 。1v2v问题与练习问题与练习P5(1)(2)
