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1、第十六章動量守恒定律第十六章動量守恒定律第第1 1節(jié)實驗：探究碰撞中的不變量節(jié)實驗：探究碰撞中的不變量 欄目鏈接欄目鏈接笛卡兒對物理運動規(guī)律的研究笛卡兒對物理運動規(guī)律的研究1596年年3月月13日，在法國西部的希列塔尼半島上的圖日，在法國西部的希列塔尼半島上的圖朗城，勒內(nèi)朗城，勒內(nèi)笛卡兒來到了人間笛卡兒來到了人間.1616年，勒內(nèi)年，勒內(nèi)笛卡兒在波笛卡兒在波埃頓大學獲法律博士學位埃頓大學獲法律博士學位.17世紀以后，數(shù)學之所以能有突世紀以后，數(shù)學之所以能有突飛猛進的發(fā)展，在很大程度上要歸功于笛卡兒創(chuàng)立的坐標飛猛進的發(fā)展，在很大程度上要歸功于笛卡兒創(chuàng)立的坐標幾何學幾何學在貝克曼提出在貝克曼提出“
2、運動守恒原理運動守恒原理”的影響下，笛卡兒開的影響下，笛卡兒開展了對物理學的研究在展了對物理學的研究在1644年出版的年出版的哲學原理哲學原理一書一書中，他彌補了伽利略的不足，認為在運動量守恒這條規(guī)律中，他彌補了伽利略的不足，認為在運動量守恒這條規(guī)律 欄目鏈接欄目鏈接之外，要有其第二級定律三條第一條定律是如果之外，要有其第二級定律三條第一條定律是如果沒有外界的作用，任何物質(zhì)粒子的狀態(tài)包括它的大小、沒有外界的作用，任何物質(zhì)粒子的狀態(tài)包括它的大小、形狀、位置和運動不會有任何變化第二條定律是如果形狀、位置和運動不會有任何變化第二條定律是如果物體處在運動之中，那么如無其他原因作用的話，它將物體處在運動
3、之中，那么如無其他原因作用的話，它將繼續(xù)以同一速度在同一直線方向上運動，既不停下也不繼續(xù)以同一速度在同一直線方向上運動，既不停下也不偏離原來的方向笛卡兒最早認識到慣性定律是解決力偏離原來的方向笛卡兒最早認識到慣性定律是解決力學問題的關(guān)鍵所在，最早把慣性定律作為原理加以確學問題的關(guān)鍵所在，最早把慣性定律作為原理加以確立這對后來牛頓的綜合工作有著極深遠的影響立這對后來牛頓的綜合工作有著極深遠的影響 欄目鏈接欄目鏈接第三條是關(guān)于碰撞的，這個定律指出，一個運動的第三條是關(guān)于碰撞的，這個定律指出，一個運動的物體不可能使一個處于靜止的且質(zhì)量更大的物體運動起物體不可能使一個處于靜止的且質(zhì)量更大的物體運動起來
4、，然而由于動量守恒，遇到重的物體在碰撞后將保持來，然而由于動量守恒，遇到重的物體在碰撞后將保持它原來的速度而沿其他方向繼續(xù)運動笛卡兒總結(jié)了碰它原來的速度而沿其他方向繼續(xù)運動笛卡兒總結(jié)了碰撞規(guī)律，為動量守恒定律的提出做出重要準備工作撞規(guī)律，為動量守恒定律的提出做出重要準備工作 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接1一維碰撞一維碰撞(1)一維碰撞：兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰一維碰撞：兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后撞后_運動，這樣的碰撞叫作一運動，這樣的碰撞叫作一維碰撞維碰撞(2)一維碰撞中速度一維碰撞中速度(矢量矢量)方向的表示方法方向的表示方法在一維碰撞問題中，先規(guī)定物體運動速度的某一
5、方在一維碰撞問題中，先規(guī)定物體運動速度的某一方向為正方向，如果某物體速度方向與規(guī)定的正方向一致，向為正方向，如果某物體速度方向與規(guī)定的正方向一致，則該物體速度取則該物體速度取_值，如果某物體速度方向與規(guī)定值，如果某物體速度方向與規(guī)定的方向相反，則該物體速度取的方向相反，則該物體速度取_值值 欄目鏈接欄目鏈接仍沿同一條直線仍沿同一條直線正正負負2實驗案例相關(guān)知識實驗案例相關(guān)知識(1)氣墊導軌上兩滑塊的碰撞是一維碰撞，它與光電氣墊導軌上兩滑塊的碰撞是一維碰撞，它與光電計時器的配合使用可以迅速測量出兩個滑塊碰前、碰后的計時器的配合使用可以迅速測量出兩個滑塊碰前、碰后的速度：若滑塊上擋光條的寬度為速度
6、：若滑塊上擋光條的寬度為d，滑塊通過某處光電計，滑塊通過某處光電計時器的擋光時間為時器的擋光時間為t，則滑塊通過該處的速度，則滑塊通過該處的速度v_.(2)若將一小球用長若將一小球用長l的細線懸掛起來，并拉起一個與的細線懸掛起來，并拉起一個與豎直方向成豎直方向成的夾角，無初速釋放后，小球到達最低處的的夾角，無初速釋放后，小球到達最低處的速度速度v_. 欄目鏈接欄目鏈接(3)打點計時器打出的紙帶能記錄運動物體在不同時打點計時器打出的紙帶能記錄運動物體在不同時刻的位移，通過分析紙帶上所打點的變化特征可確定物體刻的位移，通過分析紙帶上所打點的變化特征可確定物體的運動狀態(tài)若所打各點均勻分布，可以判斷物
7、體做的運動狀態(tài)若所打各點均勻分布，可以判斷物體做_運動，若知道打點計時器的頻率和紙帶上各相鄰運動，若知道打點計時器的頻率和紙帶上各相鄰點間的距離，便可求出物體運動的點間的距離，便可求出物體運動的_ 欄目鏈接欄目鏈接勻速直線勻速直線速度速度 欄目鏈接欄目鏈接1 實驗的基本思路實驗的基本思路 欄目鏈接欄目鏈接 1設(shè)置兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍設(shè)置兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動，也就是做一維碰撞沿同一直線運動，也就是做一維碰撞 與物體運動有關(guān)的物理量可能有哪些呢？在一維碰與物體運動有關(guān)的物理量可能有哪些呢？在一維碰撞的情況下只有物體的質(zhì)量和物體的速度設(shè)兩個物體撞的情
8、況下只有物體的質(zhì)量和物體的速度設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰，碰撞后的速度分別為撞后的速度分別為v1、v2.如果速度與我們設(shè)定的方向如果速度與我們設(shè)定的方向一致，取正值，否則取負值一致，取正值，否則取負值 碰撞前后哪個物理量可能是不變的？大致有以下幾碰撞前后哪個物理量可能是不變的？大致有以下幾種可能供同學們?nèi)パ芯糠N可能供同學們?nèi)パ芯?欄目鏈接欄目鏈接1保證發(fā)生一維碰撞保證發(fā)生一維碰撞可以利用凹槽或氣墊導軌限定運動在同一直線上可以利用凹槽或氣墊導軌限定運動在同一直線上進行，如課本進行，如課本“參考案例一參考案例一”2質(zhì)量的測量質(zhì)
9、量的測量可以利用天平測量物體的質(zhì)量可以利用天平測量物體的質(zhì)量3速度的測量速度的測量 欄目鏈接欄目鏈接2 需要考慮的問題需要考慮的問題 欄目鏈接欄目鏈接 可以利用運動規(guī)律，如利用勻速直線運動中位移、可以利用運動規(guī)律，如利用勻速直線運動中位移、速度、時間關(guān)系速度、時間關(guān)系xvt求速度，也可以利用物體帶動紙求速度，也可以利用物體帶動紙帶運動，通過紙帶上打點計時器所打的點跡來分析、帶運動，通過紙帶上打點計時器所打的點跡來分析、計算速度計算速度 4得出結(jié)論得出結(jié)論 欄目鏈接欄目鏈接3 參考案例參考案例 欄目鏈接欄目鏈接 (1)原來連在一起的兩個物體，由于它們之間具有相互原來連在一起的兩個物體，由于它們之
10、間具有相互排斥的力而分開，這實際上也是一種碰撞這種情況可以排斥的力而分開，這實際上也是一種碰撞這種情況可以通過下面的方法實現(xiàn)通過下面的方法實現(xiàn) 用細線將彈簧片拉成弓形，放置于質(zhì)量不等的兩個滑用細線將彈簧片拉成弓形，放置于質(zhì)量不等的兩個滑塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細線，彈簧片彈開后落塊之間，并使它們靜止，然后燒斷細線，彈簧片彈開后落下，兩個滑塊隨即向相反方向運動下，兩個滑塊隨即向相反方向運動(如下圖甲如下圖甲) (2)碰撞時難免有能量損失只有當某個物理量在能量碰撞時難免有能量損失只有當某個物理量在能量損失較大和損失較小的碰撞中都不變，它才是我們尋找的損失較大和損失較小的碰撞中都不變，它才是我
11、們尋找的不變量在兩滑塊相碰的端面裝上彈性碰撞架不變量在兩滑塊相碰的端面裝上彈性碰撞架(如下圖乙如下圖乙)，可可 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 (2)按下電鈕使電動卡銷放開，同時啟動兩個記錄按下電鈕使電動卡銷放開，同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器，當兩滑塊運動時間的電子計時器，當A和和B與擋板與擋板C和和D碰撞時，電子計時器自動停表，記下碰撞時，電子計時器自動停表，記下A至至C的運動時的運動時間間t1，B至至D的運動時間的運動時間t2. (3)重復(fù)幾次取重復(fù)幾次取t1、t2的平均值的平均值請回答以下幾個問題：請回答以下幾個問題
12、：在調(diào)整氣墊導軌時應(yīng)注意在調(diào)整氣墊導軌時應(yīng)注意_； 應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有_；作用前作用前A、B兩滑塊速度與質(zhì)量乘積之和為兩滑塊速度與質(zhì)量乘積之和為_，作用后，作用后A、B兩滑塊速度與質(zhì)量乘積之和兩滑塊速度與質(zhì)量乘積之和為為_ 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移某同學用下圖甲所示裝置通過半徑相同的某同學用下圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球兩球的碰撞來尋找不變量，圖中的碰撞來尋找不變量，圖中SQ是斜槽，是斜槽，QR為水平槽，實為水平槽，實驗時先使驗時先使A球從斜槽上某一固定位置球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，由靜止開始滾下，落到位于水平
13、地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到次，得到10個落點痕跡，再把個落點痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓末端的地方，讓A球仍從位置球仍從位置G由靜止開始滾下，和由靜止開始滾下，和B球碰球碰撞后，撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡，重復(fù)這種操作復(fù)這種操作10次，圖中次，圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點，直投影點，P為未放被碰小球為未放被碰小球B時時A球的平均落點球的平均落點 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移 欄
14、目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移A水平槽上未放水平槽上未放B球時，測量球時，測量A球落點位置到球落點位置到O點的距點的距離離BA球與球與B球碰撞后，測量球碰撞后，測量A球落點位置到球落點位置到O點的距離點的距離C測量測量A球或球或B球的直徑球的直徑D測量測量A球和球和B球的質(zhì)量球的質(zhì)量E測量測量G點相對于水平槽面的高度點相對于水平槽面的高度 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接之和是否相等，故必須測量的是兩球的質(zhì)量和水平射程，之和是否相等，故必須測量的是兩球的質(zhì)量和水平射程，即選項即選項A、B、D是必須進行的測量是必須進行的測量 答案：答案：(1)64.70 cm(64.2065.20 cm均可均可)(2)ABD
高中物理 第1節(jié) 實驗：探究碰撞中的不變量課件 新人教版選修35
