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1、尝试：研究碰撞中(Zhong)的动量守恒【进(Jin)修目标】1明白探讨碰撞中的不变量的根本思绪；2把握统一条直线上活动的两个物体碰撞前、后速度的测量方式；3把握尝试数据处置的方式；4把握案例的道理、方式【要点梳理】要点诠释：要点一、尝试内容 1尝试目标该尝试的目标是追寻碰撞过程中的不变量，因为质量不是描绘活动状况的量，是以我们需要在包罗物体质量和速度在内的整体关系中探讨哪些是不变的，所以尝试中一方面需要节制碰撞必需是一维碰撞，另一方面还要测量物体的质量和速度，并经由过程计较探讨不变量存在的可能性2尝试探讨的根本思绪 1一维碰撞 两个物体碰撞前沿统一向线活动，碰撞后仍沿这一向线活动，这种碰撞叫
2、做一维碰撞 2追求不变量 在一维碰撞的环境下，设两个物体的质量别离为，碰撞前的速度别离为，碰撞后的速度别离为，假如速度与我们划定的正标的目标一致取正值，相反取负值，依次研究以下关系是否成立： 3尝试探讨的案例方案一：操纵气垫导轨实现一维碰撞，如下图 1质量的测量：用天平测量 2速度的测量：，式中为滑块挡光片的宽度，为数字计时器显示的滑块挡光片颠末光电门的时候 3各类碰撞情景的实现：操纵弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各类类型的碰撞，操纵滑块上加重物的方式改变碰撞物体的质量方案二：操纵等长悬线吊挂等巨细球实现一维碰撞，如下图 1质量的测量：用天平测量 2速度的测量：可以测量小球被
3、拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度 3分歧碰撞情景的实现：用贴胶布的方式增年夜两球碰撞时的能量损掉方案三：操纵小车在滑腻桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞，如下图 1质量的测量：用天平测量 2速度的(De)测量：，是纸带上两计数点间的距离 ，可用刻(Ke)度尺测量为小车颠末所用的时候，可由打点距离算出 4尝试步调 不管采用哪种方案，尝试过程均可按尝试方案合理放置，参考步调如下： 1用天平测相关质量 2安装尝试装配 3使物体发生碰撞 4测量或读出相关物理量，计较有关速度 5改变碰撞前提，反复步调3、4 6进展数据处置，经由过程阐发比拟，找
4、出碰撞中的守恒量7清算器材，完毕尝试5尝试数据阐发 将尝试中测得的数据填入下表中，然后探讨不变量碰撞前碰撞后质量速度mv2结论：经由过程以上尝试，找到的碰撞前后的“不变量可能是_6考前须知 1包管两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿统一向线活动，碰撞后仍沿这一向线活动 2假设操纵气垫导轨进展尝试，调整气垫导轨时注重操纵程度仪确保导轨程度 3假设操纵摆球进展尝试，两小球静放时球心应在统一程度线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在统一竖直面内4碰撞有良多景象我们寻找的不变量必需在各类碰撞环境下都不改变，才合适要求7误差阐发 1碰撞是否为一维碰撞是发生误差的一个原因，设计尝试方
5、案时应包管碰撞为一维碰撞 2碰撞中是否受其他力例如摩擦力影响是带来误差的又一个原因，尝试中要合理节制尝试前提，防止除碰撞时互相感化力外的其他力影响物体速度要点二、尝试总结 1探讨一维碰撞中的不变量的设计思绪1与物体活动有关的物理量可能有哪些；2碰撞前后哪些物理量可能不变；3若何研究碰撞的各类分歧形式尝试思绪1若何包管碰撞是一维的？2若何测量质量？3若何测量速度？4数据若何处置？需要考虑的问题探讨一维碰撞中的不变量 2尝试探讨中要注重的两(Liang)个问题 1包管两个物体做一维碰撞：可用斜槽、气垫导轨等节制(Zhi)物体的活动 2速度的测量要比拟便利、精确：可操纵光电门、打点计时器配纸带、闪光
6、照片等手段，也可操纵匀速活动、平抛活动等间接测量【典型例题】类型一、纸带研究碰撞问题例1某同窗设计了一个用打点计时器探讨碰撞中的不变量的尝试：在小车的前端粘有橡皮泥，鞭策小车使之做匀速直线活动，然后与本来静止在前方的小车相碰并粘合成一体，继续做匀速直线活动他设计的详细装配如图甲所示在小车后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以均衡摩擦力 1假设已获得打点纸带如图乙所示，并将测得的各计数点间距标在图上，为活动肇端的第一点那么应选_段计较碰前的速度，应选_段计较和碰后的配合速度填“或“或“ 2已测得小车的质量，小车的质量，由以上测量成果可得：碰前，碰后 3经由过程
7、以上尝试及计较成果，你能得出什么结论？ 【思绪点拨】解此类问题关头是求小车的速度，而小车碰撞前后的速度求解方式是操纵纸带上匀速活动过程求解，为了减小测量的相对误差，应多测几个间距来求速度【谜底】1 2【解析】1小车碰前做匀速直线活动，打出纸带上的点应该是间距平均的，故计较小车碰前速度应选段；段上所打的点由稀变密，可见在段两小车互相碰撞碰撞后一路做匀速直线活动，所打出的点又是间距平均的，故应选段计较碰后速度 2，碰前碰后触类旁通: 【变式】用半径一样的两个小球的碰撞探讨碰撞中的不变量，尝试装配如下图，斜槽与程度槽圆滑毗连尝试时先不放球，使球从斜槽上某一固定点由静止滚下，落到位于程度地面的记实纸上
8、留下陈迹再把球静置于程度槽的前端边缘处，让球仍从处由静止滚下，球和球碰撞后别离落在记实纸上留下各自的陈迹记实纸上的点是重垂线所指的位置，假设测得各落点陈迹到点的距离 ：，并两球的质量比为，那么未放球时球落点是记实纸上的_ 点，系统碰撞前总动量与碰撞后总动量的百分误差_成果保存一位有用数字【谜(Mi)底】 【解析】未(Wei)放球时球的落点是用小球的质量和程度位移的乘积取代动量，那么有类型二、气垫导轨研究物体速度例2为了研究碰撞，尝试可以在气垫导轨长进展，如许就可以年夜年夜减小阻力，使滑块在碰撞前后的活动可以当作是匀速活动，使尝试的靠得住性及精确度得以进步在某次尝试中，两铝制滑块在一程度长气垫导
9、轨上相碰，用闪光拍照机每隔的时候拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时候很短，可以忽略，如下图，之间的质量关系是，拍摄共进展了次，第一次是在两滑块相撞之前，今后的三次是在碰撞之后本来处于静止状况，设滑块在拍摄闪光照片的这段时候内是在至这段规模内活动以滑块上的箭头位置为准，试按照闪光照片求出： 1两滑块碰撞前后的速度各为几多？ 2按照闪光照片阐发申明两滑块碰撞前后各自的质量与本身的速度的乘积和是不是不变量？【谜底】看法析【解析】由图阐发可知， 1碰撞后：从发生碰撞到第二次拍摄照片，活动的时候是由此可知：从拍摄第一次照片到发生碰撞的时候为那么碰撞前物体的速度为由题意得2碰撞前：碰撞后：所以即碰撞前后
10、两个物体各自的质量与本身的速度的乘积之和是不变量 【总结升华】精确把握标题问题中信息“本来处于静止状况是准确阐发照片信息的前提，图示滑块位置只是对应活动中分歧时刻的几个状况，碰撞不必然发生在闪光时刻，在不计碰撞时候的环境下，相邻两位置对应的时候仍为闪光距离，但碰撞前后物体速度分歧，所以在这内不成以用总位移与总时候的比值求速度触类(Lei)旁通: 【变(Bian)式】气垫导轨如图甲工作时，空气从导轨外表的小孔喷出，在导轨外表和滑块内外表之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨外表直接接触，年夜年夜减小了滑块活动时的阻力为了验证动量守恒定律，在程度气垫导轨上放置两个质量均为的滑块，每个滑块的一端别
11、离与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以分歧的速度相向活动，两滑块相碰后粘在一路继续活动图乙为某次尝试打出的、点迹明晰的纸带的一局部，在纸带上以同间距的个持续点为一段划分纸带，用刻度尺别离量出其长度和假设题中各物理量的单元均为国际单元，郡么，碰撞前两滑块的动量巨细别离为_、_，两滑块的总动量巨细为_；碰撞后两滑块的总动量巨细为_反复上述尝试，多做几回假设碰撞前、后两滑块的总动量在尝试误差许可的规模内相等，那么动量守恒定律获得验正【谜底】 【解析】因为打点计时器所用电源的频率均为，所以打点周期为，所以碰撞前两清块的动
12、量别离为：因为活动标的目标相反，所以碰前两物块总动量为碰后两滑块的总动量 【总结升华】此题是验证性尝试，与探讨性尝试是有区此外类型三、操纵平抛活动探讨碰撞中的不变量 例3某同窗用图1-1-6甲所示装配经由过程半径一样的两球的碰撞来寻找不变量，图中是斜槽，为程度槽尝试时先使球从斜槽上某一固定位置由静止开场滚下，落到位于程度地面的记实纸上，留下陈迹，反复上述操作次，获得个落点陈迹；再把球放在程度槽上接近槽结尾的处所，让球仍从位置由静止开场滚下，和球碰撞后，球别离在记实纸上留下各自的落点陈迹，反复这种操作次图中是程度槽结尾口在记实纸上的垂直投影点，为未放被碰小球时球的平均落点，为与球碰后球的平均落点
13、，为被碰球的平均落点假设球落点陈迹如图1-1-6乙所示，此中米尺程度放置，且平行于，米尺的零点与点对齐 1碰撞后球的程度射程应为 2在以下选项中，哪些是本次尝试必需进展的测量？ 答：_填选项号 A程度槽上未放球时，测量球落点位置到点的距离 B球与球碰撞后，测量球落点位置到点的距离 C测量球或球的直径 D测量球和球的质量 E测(Ce)量点相对于程度(Du)槽面的高度 【思绪点拨】该题中操纵平抛活动的纪律，巧妙地供给了一种测量碰撞前后速度的方式，起首由所给信息，均做平抛活动的小球，必需要测出小球的速度。只要抓好平抛活动高度一样、时候相等，那么可把测速度直接转化成测程度位移的巨细【谜底】1均可 2A
14、、B、D【解析】1将个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后球的程度射程为，因最后一位数字为估量值，所以许可误差，是以和也是准确的 2从统一高度做平抛活动飞翔的时候一样，而程度标的目标为匀速直线活动，故程度位置，所以只要测出小球飞翔的程度位移，就可以用程度位移取代平抛初速度，亦即碰撞前后的速度，证实与是否相等，即可申明两个物体碰撞前后各自的质量与其速度的乘积之和是否相等，故必需测量的是两球的质量和程度射程，即选项A、B、D是必需进展的测量触类旁通: 【变式】碰撞的恢复系数的界说为，此中和别离是碰撞前两物体的速度，和别离是碰撞后两物体的速度弹性碰撞的恢复系数，非弹性碰撞的恢复系数某同窗借用验证动量守恒定律的尝试装配如下图验证弹性碰撞的恢复
