莫佩雯 實驗：探究碰撞中的不變量

16.1實驗：探究碰撞中的不變量第十六章動量守恒定律生活實例微觀粒子的碰撞1).如mA=mB，碰后A球靜止，B球差不多以A球的速度擺起，擺到與A初時等高；2).如mA>mB，碰后A、B兩球以不同速度向右擺動；

3).如mA<mB，碰后A球反彈、B球向右擺動．

以上現(xiàn)象說明當A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變化時，速度變化的情況也不同．如圖所示，A、B是懸掛起來的鋼球，把小球A拉起，放開后A球運動到最低點與B球發(fā)生碰撞．問題起因大量事實表明，A、B兩物體碰撞后，速度發(fā)生了變化，當改變A、B兩物體的質(zhì)量時，速度變化的情況也有所不同。那么，碰撞前后存在什么不變量呢？最簡單的碰撞情形：

A、B兩物體碰撞前后沿同一條直線運動，即一維碰撞。追尋不變量在一維碰撞的情況下與物體運動有關(guān)的量只有物體的質(zhì)量和物體的速度．設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前它們速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1’、v2’．規(guī)定某一速度方向為正．

質(zhì)量并不描述物體的運動狀態(tài)，不是我們追尋的“不變量”。速度在碰撞前后是變化的……物體的質(zhì)量與它的速度的乘積也在變化……那么，兩個物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不是不變量？m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’

？或者，各自的質(zhì)量與自己的速度的二次方的乘積之和是不變量？m1v12

+m2v2=m1v1’2+m2v2’2

？也許，兩個物體的速度與自己質(zhì)量的比值之和在碰撞前后保持不變？

？

碰撞可能有很多情形1、兩個質(zhì)量相同的物體相碰撞，兩個質(zhì)量相差懸殊的物體相碰撞。2、兩個速度大小相同、方向相反的物體相碰撞，一個運動物體與一個靜止物體相碰撞。3、碰撞時可能中間通過彈簧接觸，碰后分開，碰后也可能粘在一起不再分開……尋找的不變量：必須在各種碰撞的情況下都不改變。實驗思路1、建立模型：實驗必須保證碰撞是一維的，即兩個物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿同一直線運動。2、用天平測量物體的質(zhì)量；3、怎樣測量兩個物體在碰撞前后的速度？實驗猜想?yún)⒖及咐D-------光電門測速原理如圖所示，圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設(shè)為L．氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開關(guān)，并與計時裝置相連，構(gòu)成光電計時裝置．當擋光板穿入時，將光擋住開始計時，穿過后不再擋光則停止計時，設(shè)記錄的時間為t，則滑塊相當于在L的位移上運動了時間t，所以滑塊勻速運動的速度v=L/t．L光電門碰撞滑塊氣墊導(dǎo)軌參考案例二―擺球測速原理

實驗裝置如圖所示。把兩個小球用線懸起來，一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰?？梢詼y量小球被拉起的角度，從而算出落下時的速度；測量被撞小球擺起的角度，從而算出被撞后的速度。也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失。單擺測速：設(shè)擺繩長為L，測出擺角θ和β，機械能守恒可得碰撞前A速度為，碰撞后速度為橡皮泥θβ保證兩繩等長測速原理2參考案例三-------打點計時器測速原理

將打點計時器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面。讓小車A運動，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體（如上圖）。通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。橡皮泥測速原理3實驗猜想實驗分析實驗分析實驗分析實驗分析實驗分析實驗結(jié)果實驗探究表明，A、B兩物體碰撞前后的不變量為：hh斜槽末端切向水平平拋測速：測出碰撞前后各球落點到O間的距離XOP、XOM、XON，各球空中運動時間均相同，設(shè)為⊿t，可得速度為v=XOP/⊿t

為防止碰撞中A球反彈，有mA＞mB落點確定：測速原理510、用如圖所示的裝置進行探究碰撞中的不變量的實驗：（1）先測出滑塊A和B的質(zhì)量M和m及滑塊與桌面的動摩擦因數(shù)μ，查出當?shù)氐闹亓铀俣萭；（2）用細線將滑塊A和B連接，使A和B間的彈簧處于壓縮狀態(tài)，滑塊B緊靠在桌邊緣；（3）剪斷細線，測出滑塊B做平拋運動落地時的水平位移為X1，滑塊A沿桌面滑行的距離為X2。為探究碰撞中的不變量，寫出還需測量的