沪科教 课标版_选修3-5_1.2探究动量守恒定律课件30张PPT

微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。
碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。
两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。
物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)。
一、碰撞的最简单情况 ： 一维碰撞
我们只研究最简单的情况——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．
这种碰撞叫做一维碰撞．
二、寻找不变的量
假设：两个物体的质量分别为 m1、m2、
碰撞前速度分别为v1、v2、
碰撞后速度分别为v1/、v2/。
取某一速度方向为正方向，其他速度与设定方向一致取正值，否则取负值。
分析：两个物体碰撞前后速度都会发生变化，物体的质量不同时速度变化的情况也不一样。可见，这个物理量与物体的速度和质量有关。

（1）物体的质量与速度的乘积（mv）之和在碰撞前后是不是不变量？
即： m1v1 + m2v2 = m1v1/ + m2v2/　 ？
（2）质量与速度的二次方的乘积（mv2）之和在碰撞前后是不变量？
即： m1v12 + m2v22 = m1v1/ 2 + m2v2/ 2　? ？
（3）速度与质量的比值（v/m）之和在碰撞前后保持不变？
即：
… …　　　　　
+
+
=
猜想：
在实验中验证以上关系式是否成立，若成立，即为不变量。我们寻找的物理量必须在各种碰撞的情况下都不改变，才能称得上是“不变量”。
三、实验中要解决的问题
———天平
1、要保证碰撞是一维的
2、如何测量质量：
3、如何测量碰撞前后的速度：
4、实验数据的处理
利用光电门、打点计时器或者运动规律等
把测量数据填入以下表格：
+
+
阅读教材第4页，讨论如何进行实验
方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验
利用光电计时装置 测速度
实验步骤：
1．测质量：用天平测出滑块质量。
2．安装：正确安装好气垫导轨。
3．实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度。
①改变滑块的质量。
②改变滑块的初速度大小和方向
4．验证：一维碰撞中的不变量
阅读教材第4页，讨论如何进行实验
思考讨论：如何测量速度
方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验
利用打点计时器和纸带计算速度
实验步骤：
1．测质量
2．安装：将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。
3．实验：接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两小车连接成一个整体一起运动。
4．测速度：利用打点计时器和纸带计算速度
5．改变条件：改变碰撞条件，重复实验。
6．验证：一维碰撞中的不变量。
方案三:
思考讨论：如何测量速度
利用斜槽滚球进行探究
O
P
测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度.
M
N
设计思想巧妙之处在
于用长度测量代替速度测量
思考讨论：如何测量速度
实验步骤：
1．测质量：
2．安装：调整固定斜槽使斜槽底端水平。
3．铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置O。
4．放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面。圆心P就是小球落点的平均位置。
5．碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次。用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N。
6．测量线段OP、OM、ON的长度，验证不变量 。
注意：
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.槽末端的切线要水平；
2.从同一高度释放小球 ；
O
P
M
N
【例题1】某同学运用以下实验器材,设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量:打点计时器、低压交流电源(频率为50 Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平。
该同学设计的实验步骤如下:
A.用天平测出小车A的质量为mA=0.4 kg,小车B的质量为mB=0.2 kg
B.更换纸带重复操作三次
C.小车A靠近打点计时器放置,在车后固定纸带,把小车B放在长木板中间
D.把长木板平放在桌面上,在一端固定打点计时器,连接电源
E.接通电源,并给小车A一定的初速度vA
(1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来　　　　。?
ADCEB
(2)打点计时器打下的纸带中,比较理想的一条如图所示,根据这些数据完成下表。
(3)根据以上数据猜想碰撞前后不变量的表达式为　　　　　　　。
0.4
0.2
0.6
3.0
2.0
0
7.5
0
3.3
1.2
0
1.2
3.6
0
2.4
mAvA+mBvB=(mA+mB)v
解析:(1)按照先安装,后实验,最后重复的顺序,该同学正确的实验步骤为ADCEB。
(2)碰撞前后均为匀速直线运动,由纸带上的点迹分布求出速度。碰后小车A、B合为一体,求出AB整体的共同速度。注意打点计时器的频率为50 Hz,打点时间间隔为0.02 s,通过计算得下表。
(3)由表中数值可看出mv一行中数值相同,可猜想碰撞前后不变量的表达式为mAvA+mBvB=(mA+mB)v。
大量的探究实验表明：
对于发生碰撞的两个物体来说，它们的质量与速度的乘积（mv）之和在碰撞前后保持不变。
牛顿把质量与速度的乘积（mv）定义为动量。
所以，实验表明碰撞过程中动量守恒
＞
末端切线水平
ADE
m1·OP＝ m1·OM　+ m2·ON
基本思路
(一维碰撞)
与物体运动有关的物理量可能有哪些？
碰撞前后哪个物理量可能是不变的？
需要考虑
的问题
碰撞必须保证一维碰撞;
物体质量的测量(天平);
碰撞前后物体速度的测量(利用光电门或打点计时器等)
作业：P5①②