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,第一章 碰撞与动量守恒,1.3 动量守恒定律的应用 第五课时 实验：探究动量守恒定律,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.,图2,3.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 为了探究碰撞中动量变化的规律，实验最好在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动，使实验的可靠性及准确度得以提高.在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用频闪摄像的方法每隔0.4秒的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略，如图6所示，已知A、B之间的质量关系是mB1.5mA，拍摄,共进行了4次，第一次是在两滑块碰撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10 cm至105 cm这段范围内运动(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出：,图6,(1)A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少？,解析 分析题图可知,碰撞后,从发生碰撞到第二次拍摄照片，A运动的时间是,由此可知，从第一张拍摄照片到发生碰撞的时间是 t2(0.40.2) s0.2 s 则碰撞前B物体的速度为 vB m/s1.0 m/s 由题意得vA0.,(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后两个物体总动量是否改变.,解析 碰撞前：mAvAmBvB1.5mA 碰撞后：mAvAmBvB0.75mA0.75mA1.5mA， 所以mAvAmBvBmAvAmBvB， 即碰撞前后两个物体总动量不变. 答案 见解析,例2 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中动量变化的规律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图7所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.,图7,(1)若已得到打点纸带如图8所示，并测得各计数点间的距离标在图上，A为运动起始的第一点.则应选_段来计算小车A的碰前速度，应选_段来计算小车A和小车B碰后的共同速度(填“AB”“BC”“CD”或“DE”).,图8,解析 (1)因小车做匀速运动，应取纸带上打点均匀的一段来计算速度，碰前BC段点距相等，碰后DE段点距相等， 故取BC段、DE段分别计算碰前小车A的速度和碰后小车A和小车B的共同速度. 答案 BC DE,(2)已测得小车A的质量mA0.40 kg，小车B的质量mB0.20 kg，由以上的测量结果可得：碰前两小车的总动量为_ kgm/s，碰后两小车的总动量为_ kgm/s.,解析 碰前小车速度 vA m/s1.05 m/s 其动量 pAmAvA0.401.05 kgm/s0.420 kgm/s,碰后小车A和小车B的共同速度 vAB m/s0.695 m/s 碰后总动量 pAB(mAmB)vAB(0.400.20)0.695 kgm/s 0.417 kgm/s 从上面计算可知：在实验误差允许的范围内，碰撞前后总动量不变. 答案 0.420 0.417,点拨 (1)实验前要把木板的一端垫起，以平衡摩擦力. (2)此实验关键是求小车的速度，而小车碰撞前后速度的求解方法是利用纸带上匀速运动过程求解.为了减小测量的相对误差，应多测几个间距来求解速度.,例3 如图9所示，在实验室用两端带 竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定 挡板的质量都是M的滑块A、B，做 探究碰撞中动量变化的实验： (1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态.,图9,(2)按下开关使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与挡板C和D碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2.,(3)重复几次取t1、t2的平均值. 请回答以下几个问题： 在调整气垫导轨时应注意_； 应测量的数据还有_； 作用前A、B两滑块的速度与质量乘积之和为_， 作用后A、B两滑块的速度与质量乘积之和为_.,解析 为了保证A、B两滑块作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要用水平仪加以调试. 要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度，需测出A至C的运动时间t1和B至D的运动时间t2，并且要测量出两滑块到挡板的距离x1和x2，再由公式v 分别求出其速度.,设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA ，vB .碰前两滑块静止，v0，速度与质量乘积之和为0，碰后两滑块的速度与质量乘积之和为(Mm) M .,答案 用水平仪测量使导轨水平 A至C的距离x1、B至D的距离x2 0 (Mm) M,返回,
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