1、16.1 實驗：探究碰撞中的不變量生活實例生活中的各種碰撞現象撞車生活中的各種碰撞現象打樁機打樁生活中的各種碰撞現象釘釘子生活中的各種碰撞現象飛鳥撞飛機生活中的各種碰撞現象打網球生活中的各種碰撞現象拳擊 微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀態，甚至使得一種粒子轉化為其他粒子問題起因 大量事實表明，A、B兩物體碰撞后，速度發生了變化，當改變A、B兩物體的質量時，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。探究目標1、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動的兩個物體碰撞前后的速度的測量方法；3、掌握

2、實驗數據處理的方法。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，且方向同向為正，反向為負；2、用天平測量物體的質量；3、怎樣測量兩個物體在碰撞前后的速度？測速原理1 光電門測速：測出滑塊經過光電門的時間t，則滑塊勻速運動的速度為v=L/t氣墊導軌碰撞滑塊光電門L 單擺測速：設擺繩長為L，測出擺角和，機械能守恒可得速度為橡皮泥保證兩繩等長測速原理2橡皮泥 打點計時器測速：測出相鄰計數點間的距離X，可得速度為v =X/t測速原理3 頻閃照片測速：分析頻閃照片中A、B滑塊碰撞前后的位置情況，設頻閃時間間隔為t，可得速度為v A=XA/

3、t測速原理4hh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，設為t，可得速度為v =XOP/t 為防止碰撞中A球反彈，有mAmB落點確定：測速原理5平拋測速的其他方案需測球的直徑測速原理5碰撞可能有很多情形1、兩個質量相同的物體相碰撞，兩個質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果 實驗探究表明，A、

4、B兩物體碰撞前后的不變量為：課堂練習1、如圖所示，利用氣墊導軌和光電門研究碰撞中的不變量，已知光電門的寬度為L，兩滑塊質量分別為mA和mB,開始時滑塊A和B相向運動，經過光電門的時間各自為tA和tB，碰撞后，滑塊B和A先后以tB和tA 經過右側光電門，如果實驗中測出碰撞前后兩滑塊的質量和速度乘積之和保持不變，則可用題中條件寫出所滿足的關系式是_2、某同學利用如圖所示的裝置探究碰撞中的不變量，則（1）下列說法正確的是( )A懸掛兩球的細繩長度要適當，且等長B由靜止釋放小球以便較準確地計算小球碰前的速度C兩小球必須都是鋼性球，且質量相同D兩小球碰后可以粘合在一起共同運動（2）已知兩球A和B的質量之

5、比為2：1，如圖所示，開始時A球從與豎直成450角的位置靜止釋放，之后兩球粘在一起向右擺動，最大擺角為300，如果本實驗允許的最大誤差是4%，試分析碰撞前后兩球的質量與速度乘積之和是否保持不變？ ABD1.531mgL1.553mgL1.4%課堂練習3、某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續做勻速運動，他設計的具體裝置如圖所示在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，測得小車A的質量為310g，小車B(包括橡皮泥)的質量為205g，計算可知，兩小車相互作用前質量與速

6、度的乘積之和為_ kgm/s；兩小車相互作用以后質量與速度的乘積之和為_ kgm/s(保留三位有效數字)。兩結果不完全相等的主要原因是_ 0.6200.618 紙帶與打點計時器的限位孔及小車與木板間有摩擦。 課堂練習4、某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞中的不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動。然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續做勻速運動，他設計的裝置如圖所示。在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力。(1)若已得到打點紙帶如圖所示，并測得各計數點間距標在圖上，A為運動起始的第一點，則應選_段來計算A的

7、碰前速度，應選_段來計算A和B碰后的共同速度(以上兩格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”)。(2)已測得小車A的質量m1=0.40kg，小車B的質量m2=0.20kg,由以上測量結果可得碰前總動量為_kgm/s，碰后總動量為_kgm/s BCDE0.4200.417課堂練習5、在探究碰撞中的不變量的實驗時，需要測量的物理量有（ ） A、入射小球和被碰小球的質量 B、入射小球和被碰小球的直徑 C、斜槽軌道的末端距地面的高度 D、入射球滾下到拋出時的高度差 E、入射球末碰撞時飛出的水平距離 F、入射球和被碰球碰撞后飛出的水平距離 ABEF課堂練習6、如圖所示，在“探究碰撞中的不變量”實驗中，

8、P為入射球A未與被碰球B碰撞時的落點，M為它與B球碰后的落點，N為B球的落點，這個實驗對小球質量MA和MB的要求是MA_MB（填“”“=”或“”）為了能用OP長度表示球A的初速度，OM和ON長度分別表示球A和球B的末速度，則必須做到_，用圖中標出的符號和測出的數據列出不變量的表達式為_。并討論：三個落地點距O點的距離OM、OP、ON與實驗所用的小球質量是否有關？ 斜槽末端點的切線水平，兩球球心碰前處于等高點，即發生對心正碰mAOP=mAOM+mBON OP與小球的質量無關，OM和ON與小球的質量有關課堂練習7、在探究碰撞中的不變量的實驗中，(1)用游標卡尺測量直徑相同的入射球與被碰球的直徑，測量結果如圖(a)所示，該球直徑為_cm；(2)實驗中小球的落點情況如圖(b)所示。入射球A與被碰球B的質量比為mA：mB=3：2，則實驗中碰撞結束時刻兩球動量大小之比pA：pB=_。2.141：2課堂練習8、A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導軌上相向運動發生碰撞（碰撞時間極短）。用閃光照相，閃光4次攝得的照片如圖所示。已知閃光的時間間隔為t，而閃光本身持續時間極短，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內，且第一次閃光時，滑塊A恰好通過x=55cm處，