16.1 实验：探究碰撞中的守恒量 22张PPT

实验：探究碰撞中的不变量
生活中的各种碰撞现象
台球碰撞的频闪照片

汽车碰撞实验
钉钉子
打桩机打桩
飞鸟撞飞机
拳击
打网球
儿童乐园碰碰车
水上电动碰碰船
一、观察实验、提出问题
思考：碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？

从最简单的开始研究
两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动--------- 一维对心碰撞
实验探究的基本思路
在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量有哪些？

设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1’、v2’．

规定碰撞前的速度方向为正方向


质量和速度
二、我们的猜想

2
2
1
1
2
2
1
1
v
m
v
m
v
m
v
m
?
+
?
=
+
猜想１：
猜想２：
猜想３：

…………………………
保证一维碰撞
即保证两物体在碰撞前后在同一直线上运动；

如何测量物体的质量

怎样测量物体的速度?
三、设计方案

设计实验需要考虑的问题
天平
探究方案一:气垫导轨、光电门
挡光板的宽度设为L．穿过后所用时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v=L/t．
气垫
摆球
小车
平抛
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参考案例一——光电门测速法
把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。
可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。


参考案例二——摆球测速法
将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
参考案例三——打点计时器测速法
打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离⊿X，可得速度为
v =⊿X/⊿t
频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为⊿t，可得速度为
v A=XA/⊿t
拓展案例四——频闪照片测速法

h

h

斜槽末端切向水平
平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为⊿t，可得速度为
v =XOP/⊿t
拓展案例五——平抛测速法

注意事项：
5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；










3、实验中不需要测量时间，也不需要
测量桌面的高度；
4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2);
1、斜槽末端的切线要水平；
2、从同一高度释放小球 ；














O

P


M
N
气垫
摆球
小车
平抛
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碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
四、数据分析、解决问题






五.实验结论
在误差允许的范围内，物体的质量与速度的乘积的矢量和为不变量
六.误差分析
实验时应保证一维碰撞
要尽量避免碰撞时相互作用力之外的其他力影响物体的速度