實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量

1、一、實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解生產(chǎn)、生活中的碰撞現(xiàn)象；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、后速度的測(cè)量方法；3掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法；4根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)案例并要求掌握不同案例的原理和方法?！拘轮A(yù)習(xí)】（一）一維碰撞實(shí)驗(yàn)中首要的問題是如何保證發(fā)生_碰撞，即如何保證碰撞前后兩物體始終在_運(yùn)動(dòng)（二）碰撞中與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量碰撞中與物體的運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量是_和_，其中_一定是不變的，而_是變化的如果速度與設(shè)定的正方向一致，速度取_值，否則取_值。猜想碰撞中可能的不變量有：一個(gè)物體的質(zhì)量與_的乘積；兩物體各自的質(zhì)量與自己_乘積之和；兩物體各自的

2、質(zhì)量與自己_乘積之和；兩物體各自的速度與自己質(zhì)量之比的和等等（三）碰撞有多種情形碰撞有多種情形，互相碰撞的兩個(gè)物體，碰后可能_，也可能粘在一起，要尋找的不變量必須在各種情況下都_，以保證得出的結(jié)論具有普遍性?！締栴}探究】探究一：利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量 如圖所示，是用氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)裝置，遮光片D在運(yùn)動(dòng)過程中的遮光時(shí)間t被光電計(jì)時(shí)器自動(dòng)記錄下來某實(shí)驗(yàn)小組在用“氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，滑塊1和滑塊2質(zhì)量分別為m10.240 kg、m20.220 kg，滑塊1運(yùn)動(dòng)起來，向著靜止在導(dǎo)軌上的滑塊2撞去，碰撞之前滑塊1的擋光片經(jīng)過光電門時(shí)，光電計(jì)時(shí)器記錄下來的

3、時(shí)間t110.7 ms.碰撞之后，滑塊1和滑塊2粘連在一起，擋光片通過光電門的時(shí)間t214.3 ms，已知兩滑塊上的擋光板的寬度都是x3 cm，問：(1)碰撞前后兩滑塊各自的質(zhì)量與速度乘積之和相等嗎？即m1v1m2v2m1v1m2v2成立嗎？(2)碰撞前后兩滑塊各自的質(zhì)量與速度平方乘積之和相等嗎？即m1v m2vm1v m2v成立嗎？例1在用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中不變量的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示是實(shí)驗(yàn)過程中連續(xù)拍下的三幅閃光照片，閃光頻率是10 Hz, a、b兩滑塊的質(zhì)量分別是ma0.2 kg，mb0.1 kg，標(biāo)尺的最小刻度是毫米，請(qǐng)根據(jù)閃光照片探究碰撞前后的不變量 探究二：利用碰撞裝置探究碰撞中的不變

4、量利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，可探究碰撞中的不變量，由于小球的下落高度是定值，所以，小球落在地面上的水平位移就代表了平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)水平初速度的大小，這樣碰前速度和碰后速度就可以用平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移來表示了(1)為了盡量準(zhǔn)確找到碰撞中的不變量，以下要求正確的是_A入射球的半徑應(yīng)該大于被碰球的半徑B入射球的半徑應(yīng)該等于被碰球的半徑C入射球每次應(yīng)該從斜槽的同一位置由靜止滑下D斜槽末端必須是水平的(2)關(guān)于小球的落點(diǎn)，正確的是_A如果小球每次從斜槽的同一位置由靜止滑下，重復(fù)幾次的落點(diǎn)一定是完全重合的B由于偶然因素存在，重復(fù)操作時(shí)小球的落點(diǎn)不會(huì)完全重合，但是落點(diǎn)應(yīng)當(dāng)比較密集C測(cè)定落點(diǎn)P的位置時(shí)，如果幾次落點(diǎn)的位

5、置分別為P1、P2、Pn，則落點(diǎn)的平均位置OPD測(cè)定落點(diǎn)的位置時(shí)，盡可能用最小的圓把各個(gè)落點(diǎn)圈住，這個(gè)圓的圓心位置就是小球落點(diǎn)的平均位置(3)若已知入射小球與被碰小球的質(zhì)量之比為m1m283，OP20 cm，PN16 cm，則OM的值大約應(yīng)該等于多少本實(shí)驗(yàn)才算達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?？?如圖所示，為了探究碰撞中的不變量，將一只用細(xì)線系住的被壓縮彈簧夾在甲、乙兩個(gè)木塊之間，整個(gè)裝置放在水平的、足夠大的桌面上準(zhǔn)備一盒火柴，用于燒斷細(xì)線之用(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，還需用的一件器材是_(2)若木塊的材料相同，甲、乙質(zhì)量之比為12，則燒斷細(xì)線后，甲和乙在桌面上滑動(dòng)的距離之比大約為41 ，在相互作用前后質(zhì)量與速度的乘積發(fā)生

6、變化了嗎？答：_.探究三：利用光滑長木板、小車、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等器材探究碰撞中的不變量如圖甲所示，水平放置的光滑長木板上有A、B兩個(gè)小車，質(zhì)量分別是0.3 kg和0.1 kg.A車的車尾拉著紙帶，A車以某一速度與靜止的B車碰撞，碰后兩車粘在一起共同向前運(yùn)動(dòng)碰撞前后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖乙所示根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請(qǐng)猜想：對(duì)于兩小車組成的系統(tǒng)，什么物理量在碰撞前后是相等的？【課內(nèi)達(dá)標(biāo)】1在利用氣墊導(dǎo)軌探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)中，哪些因素可導(dǎo) 致實(shí)驗(yàn)誤差增大()A導(dǎo)軌安放不水平 B小車上擋光板傾斜C兩小車質(zhì)量不相等 D兩小車碰后連在一起2在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運(yùn)動(dòng)。在小球的前方O點(diǎn)處有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示