高中物理人教版选修3-5教师用书:第16章+1 实验:探究碰撞中的不变量+Word版含解析 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/11/1 7:18:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1 实验:探究碰撞中的不变量

一、实验目的

1.明确探究碰撞中的不变量的基本思路. 2.探究一维碰撞中的不变量. 二、实验原理

1.碰撞中的特殊情况——一维碰撞

两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿这条直线运动. 2.追寻不变量

在一维碰撞的情况下,与物体运动有关的物理量只有物体的质量和物体的速度,设两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1′、v2′.如果速度与规定的正方向一致,则速度取正值,否则取负值.

依据猜想与假设,通过实验探究寻找碰撞前后的不变量,可能是下列的哪些关系?

(1)可能是质量与速度的乘积,即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.

222(2)可能是质量与速度的二次方的乘积,即m1v21+m2v2=m1v1′+m2v2′.

v1v2v1′v2′(3)也许是物体的速度与质量的比值,即m+m=m+m.

1

2

1

2

探究以上各关系式是否成立,关键是准确测量碰撞前后的速度v1、v2、v1′、v2′.因此,利用气垫导轨和与之配套的光电计时装置,可保证两物体碰撞是一维碰撞,并可比较准确地测量出碰撞前后的速度.

3.实验方案设计

方案一:用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞 实验装置如图16-1-1所示:

图16-1-1

(1)质量的测量:用天平测量质量.

Δx

(2)速度的测量:利用公式v=Δt,式中Δx为滑块(挡光片)的宽度,Δt为计

时器显示的滑块(挡光片)经过光电门时对应的时间.

(3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量. (4)实验方法.

①用细线将弹簧压缩,放置于两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧弹开,两个滑块随即向相反方向运动(图16-1-2甲).

②在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(图16-1-2乙),可以得到能量损失很小的碰撞.

③在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个滑块连成一体运动(图16-1-2丙),这样可以得到能量损失很大的碰撞.

图16-1-2

方案二:利用等长悬线悬挂等大小的小球实现一维碰撞 实验装置如图16-1-3所示: