1、 第十六章第十六章 動量守恒定律動量守恒定律第一節第一節 實驗：探究碰撞中的不變量實驗：探究碰撞中的不變量【知識目標【知識目標】 1、明確探究碰撞中的不變量的基本、明確探究碰撞中的不變量的基本思路思路 2、掌握同一條直線上運動的兩個物、掌握同一條直線上運動的兩個物體碰撞前后的速度的測量方法體碰撞前后的速度的測量方法 3、掌握實驗數據處理的方法、掌握實驗數據處理的方法【重點、難點【重點、難點】 1、碰撞中的不變量的探究；、碰撞中的不變量的探究； 2、實驗數據的處理、實驗數據的處理 一碰撞一碰撞 碰撞是自然界最常見的現象碰撞是自然界最常見的現象碰撞是日常生活、生產活動中常見的一種現象，碰撞是日常生

2、活、生產活動中常見的一種現象，兩個物體發生碰撞后，速度都發生變化兩個物體發生碰撞后，速度都發生變化兩節火車車廂之間的掛鉤靠碰撞連接 微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀態，甚至使得一種粒子轉化為其他粒子態，甚至使得一種粒子轉化為其他粒子 1、一維碰撞、一維碰撞 我們只研究最簡單的情況我們只研究最簡單的情況兩個物兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動一直線運動 這種碰撞叫做一維碰撞這種碰撞叫做一維碰撞 如圖所示，如圖所示，A、B是懸掛起是懸掛起來的鋼球，把小球來的鋼球，把小球A拉起使其懸拉起使其懸線與豎直線夾一角度線與

3、豎直線夾一角度a，放開后，放開后A球運動到最低點與球運動到最低點與B球發生碰球發生碰撞，碰后撞，碰后B球擺幅為球擺幅為角角 如兩球的質量如兩球的質量mA=mB，碰后，碰后A球靜止，球靜止，B球擺球擺角角=，這說明，這說明A、B兩球碰后交換了速度；兩球碰后交換了速度； 如果如果mAmB，碰后，碰后A、B兩球一起向右擺動；兩球一起向右擺動； 如果如果mAmB，碰后，碰后A球反彈、球反彈、B球向右擺動球向右擺動 以上現象說明以上現象說明A、B兩球碰撞后，速度發生了兩球碰撞后，速度發生了變化，當變化，當A、B兩球的質量關系發生變化時，速度兩球的質量關系發生變化時，速度變化的情況也不同變化的情況也不同

4、2追尋不變量追尋不變量 在一維碰撞的情況下與物體運動有關在一維碰撞的情況下與物體運動有關的量只有物體的質量和物體的速度的量只有物體的質量和物體的速度 設兩個物體的質量分別為設兩個物體的質量分別為m1、m2，碰，碰撞前它們速度分別為撞前它們速度分別為v1、v2，碰撞后的速度，碰撞后的速度分別為分別為v1、v2 規定某一速度方向為正規定某一速度方向為正 碰撞前后速度的變化和物體的質量碰撞前后速度的變化和物體的質量m的關系，我們可以做如下猜測：的關系，我們可以做如下猜測：2222112112211221121212121222(1)vvvv(3)mmmm vm vm v m v(2)m vm vmv

5、m vm 碰撞前后物體質量不變，但質量并不碰撞前后物體質量不變，但質量并不描述物體的運動狀態，不是我們追尋的描述物體的運動狀態，不是我們追尋的“不不變量變量” 必須在各種碰撞的情況下都不改變的必須在各種碰撞的情況下都不改變的量，才是我們追尋的不變量量，才是我們追尋的不變量 1實驗必須保證碰撞是一維的，即實驗必須保證碰撞是一維的，即兩個物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰兩個物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿同一直線運動撞之后還沿同一直線運動; 2用天平測量物體的質量；用天平測量物體的質量； 3測量兩個物體在碰撞前后的速測量兩個物體在碰撞前后的速度度 速度的測量：可以充分利用所學的運速度的測

6、量：可以充分利用所學的運動學知識，如利用勻速運動、平拋運動，動學知識，如利用勻速運動、平拋運動，并借助于斜槽、氣墊導軌、打點計時器和并借助于斜槽、氣墊導軌、打點計時器和紙帶等來達到實驗目的和控制實驗條件紙帶等來達到實驗目的和控制實驗條件 圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設為定的寬度，設為L氣墊導軌上黃色框架上安裝有氣墊導軌上黃色框架上安裝有光控開關，并與計時裝置相連，構成光電計時裝光控開關，并與計時裝置相連，構成光電計時裝置置 當擋光板穿入時，將光擋住開始計時，穿過當擋光板穿入時，將光擋住開始計時，穿過后不再擋光則停止計時，設記錄的時間為后

7、不再擋光則停止計時，設記錄的時間為t，則滑，則滑塊相當于在塊相當于在L的位移上運動了時間的位移上運動了時間t，所以滑塊勻，所以滑塊勻速運動的速度速運動的速度v=L/t參考案例參考案例一光電門測速原理一光電門測速原理參考案例二參考案例二一一擺球測速原理擺球測速原理 實驗裝置如圖所示。實驗裝置如圖所示。 把兩個小球用線懸起來，一個小球靜止，拉起另一把兩個小球用線懸起來，一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰。個小球，放下時它們相碰。 可以測量小球被拉起的角度，從而算出落下時的度；可以測量小球被拉起的角度，從而算出落下時的度；測量被撞小球擺起的角度，從而算出被撞后的速度。測量被撞小球擺起的角度

8、，從而算出被撞后的速度。 也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失。參考案例三一打點計時器測速原理參考案例三一打點計時器測速原理 將打點計時器固定在光滑桌面的一端，把將打點計時器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面。紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面。讓小車讓小車A運動，小車運動，小車B靜止。在兩小車的碰靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體（如上圖）。通過紙帶測出它們碰撞前后（如上圖）。通過紙帶測出它們碰

9、撞前后的速度。的速度。 兩個物體由靜止彈開也是一種碰撞情況參考案例四參考案例四一平拋測速原理一平拋測速原理 實驗裝置如圖所示。實驗裝置如圖所示。 把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧將這一系統置于光滑的水平桌壓縮了的輕彈簧將這一系統置于光滑的水平桌面上，燒斷細線，觀察物體的運動情況，通過測面上，燒斷細線，觀察物體的運動情況，通過測量桌高和水平位移，可以算出拋出時的初速度。量桌高和水平位移，可以算出拋出時的初速度。碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質量質量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=M1v

10、1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=M1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實驗記錄及分析實驗記錄及分析(非彈性碰撞非彈性碰撞)4 44 44 44 49 90 03 36 6碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質量質量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實驗記錄及分析實驗記錄及分析(a-2)4 44 42 22 29 90 04 4. .5 59 9碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質量質量 m1=m2=m1=

11、m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實驗記錄及分析實驗記錄及分析(輕物體撞重物體輕物體撞重物體)2 22 24 44 46 60 0- -2 24 4碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質量質量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實驗記錄及分析實驗記錄及分析(原來靜止的物體之間相互作用原來靜止的物體之間相互作用)4 44 42 22 20 00 02 2- -4 4碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質量質量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實驗記錄及分析實驗記錄及分析 (碰后兩物體連在一起碰后兩物體連在一起)4 44 42 22 29 90 06 66 6 基本思路基本思路(一維碰撞一維碰撞)與