1、动 量 守 恒 定 律动 量 守 恒 定 律第 十 六第 十 六 章章 1 1 实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量新 课 导 入一维碰撞一维碰撞：碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。新 课 讲 授3.各种各种碰撞情景的实现：碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布利用弹簧片、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、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改变碰撞物体的质量。质量。1.质量质量的测量：的测量：用天平用天平测量。测量。两两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后
2、仍沿这条直线个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。运动。这种碰撞叫做一维碰撞。2.速度速度的的测量测量：，式式中中 x 为滑块为滑块上上挡光片的挡光片的宽度宽度，t 为为数字计时器显示的数字计时器显示的滑块滑块上上挡光片经过挡光片经过光电门的光电门的时间。时间。xt 两两个物体各自的质量与自己的速度的乘积个物体各自的质量与自己的速度的乘积之之和是不是和是不是不变不变量？也就是说量？也就是说，关系式，关系式 m11+m22=m11+m22 是否是否成立？成立？或者或者各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不是各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不是量
3、？也就是说，关系式量？也就是说，关系式 m112+m222=m112+m222 是否是否成立？成立？还是有还是有其他的可能？其他的可能？也许也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？也就是说，关系式保持不变？也就是说，关系式 是否是否 成立成立？12121212mmmm 方案一：方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个两个)、弹、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：方案二：带细线的摆球带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角器、
4、坐、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。标纸、胶布等。方案三：方案三：光滑长木板、打点计时器、电源、纸带、小车光滑长木板、打点计时器、电源、纸带、小车(两两个个)、天平、撞针、橡皮泥。、天平、撞针、橡皮泥。不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：考步骤如下：1.用用天平天平称量称量相关物体的质量；相关物体的质量；2.安装安装实验实验器材器材；3.使使物体发生碰撞；物体发生碰撞；4.测量测量或读出相关物理量的数据，计算有关速度；或读出相关物理量的数据，计算有关速度；5.改变改变碰撞条件，重复步骤碰撞条件，重复步骤 3、
5、4；6.进行进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的不变不变量；量；7.整理整理器材，结束实验器材，结束实验。1实验数据的实验数据的处理处理 为了为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填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，然后探究入如下表格，然后探究不变量不变量。m1=4m2=4m1=4m2=41=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=m 1212mm 1212mm m1=4m2=2m1=4m2=21=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=
6、1212mm m 1212mm m1=2m2=4m1=2m2=41=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=1212mm m 1212mm m1=4m2=2m1=4m2=21=02=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=1212mm m 1212mm m1=4m2=2m1=4m2=21=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=1212mm m 1212mm 经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体
7、的质量与速度的乘积，即变的量是物体的质量与速度的乘积，即 m11m22m11m222.实验实验结论结论1保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同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。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。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，两条摆线线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条
8、摆线应在同一竖直面内。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。况下都不改变，才符合要求。某某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究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碰撞中的不变量。实验不变量。实验仪器如仪器如图所示图所示实验过程：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；调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作；(2)在滑块在滑块 1 上装上挡光片并测出其长度上装上挡光片并测出其长度 L；(3)在滑块在滑块 2 的碰撞端面粘上橡皮泥的碰撞
9、端面粘上橡皮泥(或双面胶纸或双面胶纸)；(4)用天平测出滑块用天平测出滑块 1 和滑块和滑块 2 的质量的质量 m1、m2；练 一 练练 一 练(5)把滑块把滑块 1 和滑块和滑块 2 放在气垫导轨上，让滑块放在气垫导轨上，让滑块 2 处于静止处于静止状状态态(2 0)，用滑块，用滑块 1 以以初速度初速度 1 与之碰撞与之碰撞(这时光电计时器这时光电计时器系统自动计算时间系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块，撞后两者粘在一起，分别记下滑块 1 的的挡光片碰前通过光电门的遮光时间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和碰后通过光电门的遮光时间光时间 t2；(6
10、)先根据先根据 计算计算滑块滑块 1 碰撞前的碰撞前的速度速度 1 及碰后及碰后两者的共两者的共同速度同速度；再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较大小。大小。Lt 次次数数滑块滑块 1滑块滑块 2碰前质量碰前质量速度速度碰后质量碰后质量速度速度12m11m22(m1m2)10.2900.18400.18420.4260.26900.269 碰前、碰后质量碰前、碰后质量速度大小并不完全相等，产生误差的原速度大小并不完全相等，产生误差的原因是：因是：请完成以上表格请完成以上表格。实验数据：实验数据：m1 0.324 kgm2 0.181 kgL1
11、.00103 m 速度速度单位：单位：m/s次次数数滑块滑块 1滑块滑块 2碰前质量碰前质量速度速度碰后质量碰后质量速度速度12m11m22(m1m2)10.2900.18400.18420.4260.26900.269 0.09400.0930.1380.1360测量测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等造成误差造成误差【答案】【答案】基本基本思路思路(一维碰撞一维碰撞)与物体运动有关的物理量可能有哪些？与物体运动有关的物理量可能有哪些？碰撞前后哪个物理量可能是不变的？碰撞前后哪个物理量可能是不变的？需要考虑需要考虑的的问题问题碰撞必须包括各种情况的碰撞必须包括各种情况的碰撞碰撞物体质量的测量物体质量的测量(天平天平)碰撞前后物体速度的测量碰撞前后物体速度的测量(利用光电门或打点利用光电门或打点计时器等计时器等)课 堂 总 结
