资源描述
,动量守恒定律的应用第3课时,高中物理选修3-5粤教版,目标定位 1.明确探究物体碰撞中动量变化规律的基本思 路.2.掌握直线运动物体速度的测量方法,猜想与假设 为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动 设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1、v2，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值 根据实验求出两物体碰前动量pm1v1m2v2，碰后动量pm1v1m2v2，看p与p是否相等，从而验证动量守恒定律,实验设计 实验设计需要考虑的问题： (1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上 (2)如何测定碰撞前、后两物体的速度 实验案例 气垫导轨上的实验 气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等 气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由 摩擦产生的影响,图1 (1)质量的测量：用_测量 (2)速度的测量：用_测量 图2,天平,光电计时器,实验步骤 1如图2所示调节气垫导轨，使其水平是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止 2按说明书连接好数字计时器与光电门 3如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中,图3,4如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中,图4,5. 如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞，一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中,图5,6根据上述各次碰撞的实验数据寻找物体碰撞中动量变化的规律 气垫导轨实验数据记录表 实验结论：碰撞前后两滑块的动量之和保持不变,典例分析 【例1】 (2014课标)现利用图6(a)所示的装置验证动量守恒定律在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间,图6 实验测得滑块A的质量m10.310 kg，滑块B的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 Hz. 将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰碰后光电计时器显示的时间为tB3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如 图(b)所示,【例2】 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的动量变化规律”的实验，气垫导轨装置如图7所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成 图7 (1)下面是实验的主要步骤： 安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； 向气垫导轨通入压缩空气；,接通光电计时器； 把滑块2静止放在气垫导轨的中间； 滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； 释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2 碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电 门后依次被制动； 读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为滑块1通过光电 门1的挡光时间t110.01 ms，通过光电门2的挡光时间t249.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间t38.35 ms；,测出挡光片的宽度d5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量 为m1300 g，滑块2(包括弹簧)质量为m2200 g； (2)数据处理与实验结论： 实验中气垫导轨的作用是： A._， B_ 碰撞前滑块1的速度v1为_m/s；碰撞后滑块1的速度 v2为_m/s；滑块2的速度v3为_m/s；(结果保留 两位有效数字) 在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出碰 撞前后系统的总动量和总动能如何变化？通过对实验数据的 分析说明理由,a_；b._ 答案 A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误 差 B保证两个滑块的碰撞是一维的 0.50 0.10 0.60 a.系统碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变 b碰撞前后总动能不变,【例3】 (2014松原高二检测)某同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中动量变化规律”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动他设计的实验具体装置如图8所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器使用的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力 图8,(1)若实验已得到的打点纸带如图9所示，并测得各计数点间距(标在图上)，则应该选_段来计算A的碰撞前速度；应选_段来计算A和B碰后的共同速度(选填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”) 图9,(2)已测得小车A的质量mA0.40 kg，小车B的质量mB0.20 kg.由以上测量结果可得：碰前mAvA_kgm/s；碰后：(mAmB)v共_kgm/s. 由此得出结论是_ (本题计算结果均保留三位有效数字) 答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 结论见解析 解析 (1)小车碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前的速度应选BC段CD段上所打的点由稀变密，可见在CD段A、B两小车相互碰撞A、B碰撞后一起做匀速直线运动，所以打出的点又是间距均匀的，故应选DE段计算碰后的速度,
展开阅读全文