高中物理 1.4 動量守恒定律的應用(第5課時)課件 教科版選修3-5 .ppt
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,,第一章 碰撞與動量守恒,1.3 動量守恒定律的應用 第五課時 實驗:探究動量守恒定律,實驗步驟,1.如圖2所示調節(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.按說明書連接好數(shù)字計時器與光電門.,圖2,3.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,在滑塊上安裝好彈性碰撞架.將兩滑塊從左、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)尋找物體碰撞中動量變化的規(guī)律. 氣墊導軌實驗數(shù)據(jù)記錄表,實驗結論:碰撞前后兩滑塊的動量之和保持不變.,典例分析,例1 為了探究碰撞中動量變化的規(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,使滑塊在碰撞前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0.4秒的時間拍攝一次照片,每次拍攝時閃光的延續(xù)時間很短,可以忽略,如圖6所示,已知A、B之間的質量關系是mB=1.5mA,拍攝,共進行了4次,第一次是在兩滑塊碰撞之前,以后的三次是在碰撞之后,A原來處于靜止狀態(tài),設A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時間內是在10 cm至105 cm這段范圍內運動(以滑塊上的箭頭位置為準),試根據(jù)閃光照片求出:,圖6,(1)A、B兩滑塊碰撞前后的速度各為多少?,解析 分析題圖可知,碰撞后,從發(fā)生碰撞到第二次拍攝照片,A運動的時間是,由此可知,從第一張拍攝照片到發(fā)生碰撞的時間是 t2=(0.4-0.2) s=0.2 s 則碰撞前B物體的速度為 vB= m/s=1.0 m/s 由題意得vA=0.,(2)根據(jù)閃光照片分析說明兩滑塊碰撞前后兩個物體總動量是否改變.,解析 碰撞前:mAvA+mBvB=1.5mA 碰撞后:mAvA′+mBvB′=0.75mA+0.75mA=1.5mA, 所以mAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′, 即碰撞前后兩個物體總動量不變. 答案 見解析,例2 某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞中動量變化的規(guī)律的實驗:在小車A的前端粘有橡皮泥,推動小車A使之做勻速直線運動.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)做勻速直線運動,他設計的具體裝置如圖7所示.在小車A后連著紙帶,電磁打點計時器電源頻率為50 Hz,長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.,圖7,(1)若已得到打點紙帶如圖8所示,并測得各計數(shù)點間的距離標在圖上,A為運動起始的第一點.則應選________段來計算小車A的碰前速度,應選______段來計算小車A和小車B碰后的共同速度(填“AB”“BC”“CD”或“DE”).,圖8,解析 (1)因小車做勻速運動,應取紙帶上打點均勻的一段來計算速度,碰前BC段點距相等,碰后DE段點距相等, 故取BC段、DE段分別計算碰前小車A的速度和碰后小車A和小車B的共同速度. 答案 BC DE,(2)已測得小車A的質量mA=0.40 kg,小車B的質量mB=0.20 kg,由以上的測量結果可得:碰前兩小車的總動量為______ kg·m/s,碰后兩小車的總動量為______ kg·m/s.,解析 碰前小車速度 vA= = m/s=1.05 m/s 其動量 pA=mAvA=0.40×1.05 kg·m/s=0.420 kg·m/s,碰后小車A和小車B的共同速度 vAB= = m/s=0.695 m/s 碰后總動量 pAB=(mA+mB)vAB=(0.40+0.20)×0.695 kg·m/s =0.417 kg·m/s 從上面計算可知:在實驗誤差允許的范圍內,碰撞前后總動量不變. 答案 0.420 0.417,點撥 (1)實驗前要把木板的一端墊起,以平衡摩擦力. (2)此實驗關鍵是求小車的速度,而小車碰撞前后速度的求解方法是利用紙帶上勻速運動過程求解.為了減小測量的相對誤差,應多測幾個間距來求解速度.,例3 如圖9所示,在實驗室用兩端帶 豎直擋板C、D的氣墊導軌和有固定 擋板的質量都是M的滑塊A、B,做 探究碰撞中動量變化的實驗: (1)把兩滑塊A和B緊貼在一起,在A上放質量為m的砝碼,置于導軌上,用電動卡銷卡住A和B,在A和B的固定擋板間放一彈簧,使彈簧處于水平方向上的壓縮狀態(tài).,圖9,(2)按下開關使電動卡銷放開,同時啟動兩個記錄兩滑塊運動時間的電子計時器,當A和B與擋板C和D碰撞的同時,電子計時器自動停表,記下A至C的運動時間t1,B至D的運動時間t2.,(3)重復幾次取t1、t2的平均值. 請回答以下幾個問題: ①在調整氣墊導軌時應注意_______________________; ②應測量的數(shù)據(jù)還有____________________________; ③作用前A、B兩滑塊的速度與質量乘積之和為______, 作用后A、B兩滑塊的速度與質量乘積之和為______.,解析 ①為了保證A、B兩滑塊作用后做勻速直線運動,必須使氣墊導軌水平,需要用水平儀加以調試. ②要求出A、B兩滑塊在卡銷放開后的速度,需測出A至C的運動時間t1和B至D的運動時間t2,并且要測量出兩滑塊到擋板的距離x1和x2,再由公式v= 分別求出其速度.,③設向左為正方向,根據(jù)所測數(shù)據(jù)求得兩滑塊的速度分別為vA= ,vB= .碰前兩滑塊靜止,v=0,速度與質量乘積之和為0,碰后兩滑塊的速度與質量乘積之和為(M+m) -M .,答案 ①用水平儀測量使導軌水平 ②A至C的距離x1、B至D的距離x2 ③0 (M+m) -M,返回,- 配套講稿:
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