高中物理 1.3 動量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用 第3課時課件 粵教版選修3-5.ppt

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,,,動量守恒定律的應(yīng)用第3課時,高中物理選修3-5粵教版,[目標(biāo)定位]1.明確探究物體碰撞中動量變化規(guī)律的基本思路.2.掌握直線運(yùn)動物體速度的測量方法．,猜想與假設(shè)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(yùn)動，碰撞后仍沿這一直線運(yùn)動．設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1′、v2′，如果速度與我們規(guī)定的正方向相同取正值，相反取負(fù)值．根據(jù)實(shí)驗(yàn)求出兩物體碰前動量p＝m1v1＋m2v2，碰后動量p′＝m1v1′＋m2v2′，看p與p′是否相等，從而驗(yàn)證動量守恒定律．,實(shí)驗(yàn)設(shè)計實(shí)驗(yàn)設(shè)計需要考慮的問題：(1)如何保證碰撞前后兩物體速度在一條直線上．(2)如何測定碰撞前、后兩物體的速度．實(shí)驗(yàn)案例氣墊導(dǎo)軌上的實(shí)驗(yàn)氣墊導(dǎo)軌、氣泵、光電計時器、天平等．氣墊導(dǎo)軌裝置如圖1所示，由導(dǎo)軌、滑塊、擋光片、光電門等組成，在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)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(dǎo)軌上(如圖2所示，圖中氣墊層的厚度放大了很多倍)，這樣大大減小了由摩擦產(chǎn)生的影響．,圖1(1)質(zhì)量的測量：用______測量．(2)速度的測量：用___________測量．圖2,天平,光電計時器,實(shí)驗(yàn)步驟1．如圖2所示調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，使其水平．是否水平可按如下方法檢查：打開氣泵后，導(dǎo)軌上的滑塊應(yīng)該能保持靜止．2．按說明書連接好數(shù)字計時器與光電門．3．如圖3所示，把中間夾有彎形彈簧片的兩滑塊置于光電門中間保持靜止，燒斷拴彈簧片的細(xì)線，測出兩滑塊的質(zhì)量和速度，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入設(shè)計好的表格中．,圖3,4．如圖4所示，在滑塊上安裝好彈性碰撞架．將兩滑塊從左、右以適當(dāng)?shù)乃俣冉?jīng)過光電門后在兩光電門中間發(fā)生碰撞，碰撞后分別沿各自碰撞前相反的方向運(yùn)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(zhì)量后，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)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(cè)經(jīng)過光電門后兩滑塊碰撞，一起運(yùn)動經(jīng)過另一光電門，測出兩滑塊的質(zhì)量和速度，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記入相應(yīng)表格中．,圖5,6．根據(jù)上述各次碰撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)尋找物體碰撞中動量變化的規(guī)律．氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表實(shí)驗(yàn)結(jié)論：碰撞前后兩滑塊的動量之和保持不變．,典例分析【例1】(2014課標(biāo)Ⅱ)現(xiàn)利用圖6(a)所示的裝置驗(yàn)證動量守恒定律．在圖(a)中，氣墊導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點(diǎn)計時器(圖中未畫出)的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固定一遮光片，光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間．,圖6實(shí)驗(yàn)測得滑塊A的質(zhì)量m1＝0.310kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.108kg，遮光片的寬度d＝1.00cm；打點(diǎn)計時器所用交流電的頻率f＝50.0Hz.將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點(diǎn)計時器，給滑塊A一向右的初速度，使它與B相碰．碰后光電計時器顯示的時間為ΔtB＝3.500ms，碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示．,【例2】某同學(xué)利用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的動量變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖7所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架、光電門等組成．圖7(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；,③接通光電計時器；④把滑塊2靜止放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑤滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑥釋放滑塊1，滑塊1通過光電門1后與左側(cè)固定彈簧的滑塊2碰撞，碰后滑塊1和滑塊2依次通過光電門2，兩滑塊通過光電門后依次被制動；⑦讀出滑塊通過兩個光電門的擋光時間分別為滑塊1通過光電門1的擋光時間Δt1＝10.01ms，通過光電門2的擋光時間Δt2＝49.99ms，滑塊2通過光電門2的擋光時間Δt3＝8.35ms；,⑧測出擋光片的寬度d＝5mm，測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為m1＝300g，滑塊2(包括彈簧)質(zhì)量為m2＝200g；(2)數(shù)據(jù)處理與實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①實(shí)驗(yàn)中氣墊導(dǎo)軌的作用是：A._________________________________________________，B．__________________________．②碰撞前滑塊1的速度v1為________m/s；碰撞后滑塊1的速度v2為________m/s；滑塊2的速度v3為________m/s；(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)③在誤差允許的范圍內(nèi)，通過本實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們可以探究出碰撞前后系統(tǒng)的總動量和總動能如何變化？通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析說明理由．,a．____________________；b.____________________．答案①A.大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．B．保證兩個滑塊的碰撞是一維的．②0.500.100.60③a.系統(tǒng)碰撞前、后質(zhì)量與速度的乘積之和不變b．碰撞前后總動能不變,【例3】(2014松原高二檢測)某同學(xué)設(shè)計了一個用打點(diǎn)計時器做“探究碰撞中動量變化規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運(yùn)動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動．他設(shè)計的實(shí)驗(yàn)具體裝置如圖8所示，在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計時器使用的電源頻率為50Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力．圖8,(1)若實(shí)驗(yàn)已得到的打點(diǎn)紙帶如圖9所示，并測得各計數(shù)點(diǎn)間距(標(biāo)在圖上)，則應(yīng)該選________段來計算A的碰撞前速度；應(yīng)選________段來計算A和B碰后的共同速度(選填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)．圖9,(2)已測得小車A的質(zhì)量mA＝0.40kg，小車B的質(zhì)量mB＝0.20kg.由以上測量結(jié)果可得：碰前mAvA＝________kgm/s；碰后：(mA＋mB)v共＝________kgm/s.由此得出結(jié)論是_______________________________________________．(本題計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)答案(1)BCDE(2)0.4200.417結(jié)論見解析解析(1)小車碰前做勻速直線運(yùn)動，打出紙帶上的點(diǎn)應(yīng)該是間距均勻的，故計算小車碰前的速度應(yīng)選BC段．CD段上所打的點(diǎn)由稀變密，可見在CD段A、B兩小車相互碰撞．A、B碰撞后一起做勻速直線運(yùn)動，所以打出的點(diǎn)又是間距均勻的，故應(yīng)選DE段計算碰后的速度．,