20xx粵教版高中物理選修3-5第一章實驗探究碰撞中動量的變化規(guī)律(已修改)
2024-12-24 19:15 本頁面
【正文】 學案 3 實驗：探究碰撞中動量的變化規(guī)律 [學習目標定位 ] .算兩物體碰撞前后的總動量，并進行比較． 猜想與假設 為了使問題簡化，這里研究兩個物體的碰撞，且碰撞前兩物體沿同一直線運動，碰撞后仍沿這一直線運動．設兩個物體的質量分別為 m m2，碰撞前的速度分別為 v v2，碰撞后的速度分別為 v1′ 、 v2′ ，如果速度與我們規(guī)定的正方向一致取正值，相反 取負值，根據(jù)實驗求出兩物體碰撞前動量 p＝ m1v1＋ m2v2和碰撞后動量 p′ ＝ m1v1′ ＋ m2v2′ ，看一看 p與 p′ 有什么關系？ 實驗設計 1．實驗設計要考慮的問題 (1)如何保證碰撞前后兩物體的速度在同一條直線上． (2)如何測定碰撞前、后兩物體的速度． 2．實驗案例：氣墊導軌上的實驗 實驗器材有氣墊導軌、氣泵、光電計時器、天平等． 氣墊導軌裝置如圖 1所示，由導軌、滑塊、擋光條、光電門等組成，在空腔導軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向導軌空腔內不斷通入壓縮空氣，壓縮空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地 漂浮在導軌上 (如圖 2 所示，圖中氣墊層的厚度放大了很多倍 )，這樣就大大減小了由摩擦產(chǎn)生的誤差． 圖 1 圖 2 (1)質量的測量：用天平測量 (2)速度的測量：用光電計時器測量 設 s為滑塊上擋光條的寬度， t為光電計時器顯示的滑塊上擋光條經(jīng)過光電門的時間， 則 v＝ st. (3)不同碰撞情景的實現(xiàn)：利用彈簧片 、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設計各種類型的碰撞，利用在滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質量． 實驗步驟 1．調節(jié)氣墊導軌，使其水平．是否水平可按如下方法檢查：打開氣泵后，導軌上的滑塊應該能保持靜止． 2．按說明書連接好光電計時器與光電門． 3．如圖 3所示，把中間夾有彎形彈簧片的兩個滑塊置于光電門中間保持靜止，燒斷拴彈簧片的細線，測出兩滑塊的質量和速度，將實驗結果記入設計好的表格中． 圖 3 4．如圖 4所示，在滑片上安裝好彈性碰撞架．兩滑塊從左、右以適當?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后在兩光電門中間發(fā)生碰撞，碰撞后分別沿與各自碰撞前相反的方向運動再次經(jīng)過光電門，光電計時器分別測出兩滑塊碰撞前后的速度．測出它們的質量后，將實驗結果記入相應表格中． 圖 4 5．如圖 5所示，在滑塊上安裝好撞針及橡皮泥，將裝有橡皮泥的滑塊停在兩光電門之間 ，裝有撞針的滑塊從一側經(jīng)過光電門后兩滑塊碰撞一起運動經(jīng)過另一光電門，測出兩滑塊的質量和速度，將實驗結果記入相應表格中． 圖 5 6．根據(jù)上述各次碰撞的實驗數(shù)據(jù)尋找物體碰撞時動量的變化規(guī)律． 氣墊導軌實驗數(shù)據(jù)記錄表 碰撞 (燒斷 )前 碰撞 (燒斷 )后 質量 m(kg) m1 m2 m1 m2 速度 v(ms － 1) v1 v2 v1′ v2′ mv(kgms －1) m1v1＋ m2v2 m1v1′ ＋ m2v2′ 結論 實驗結論：碰撞前后兩滑塊的動量之和保持不變 一、利用氣墊導軌結合光電門的測量 例 1 為了探究物體碰撞時動量變化的規(guī)律，實驗最好在氣墊導軌上進行，這樣就可以大大減小阻力，使滑塊在碰撞后的運動可以看成是勻速運動，使實驗的可靠性及準確度得以提高．在某次實驗中， A、 B 兩鋁制滑塊在一水平長氣墊導軌上相碰，用頻閃攝像的方法每隔 ，每次拍攝時閃光的延續(xù) 時間很短，可以忽略不計，如圖 6所示，已知 A、 B之間的質量關系是 mB＝ ，拍攝共進行了 4次
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