16.1-实验:探究碰撞中的不变量

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台球的各种花式打法一维碰撞:碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。3.各种碰撞情景的实现:利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞,利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。2.速度的测量:v=Δx/Δt,式中Δx为滑块(挡光片)的宽度,Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。1.质量的测量:用天平测量。如图把两个小球用线悬起来,一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度,从而算出落下时的速度;测量被撞小球摆起的角度,从而算出被撞后的速度。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。将打点计时器固定在光滑桌面的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面。让小车A运动,小车B静止。在两小车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,把两个小车连接成一体(如下图)。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。两物体质量与速度的乘积之和,即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′是否成立?或者质量与速度平方乘积之和即m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2是否成立?还是有其他的可能?或者成立?12121222vvvvmmmm方案一:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二:带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案三:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。不论采用哪种方案,实验过程均可按实验方案合理安排,参考步骤如下:1.用天平测相关质量;2.安装实验装置;3.使物体发生碰撞;4.测量或读出相关物理量,计算有关速度;5.改变碰撞条件,重复步骤3、4;6.进行数据处理,通过分析比较,找出碰撞中的守恒量;7.整理器材,结束实验。1.实验数据的处理为了探究碰撞中的不变量,将实验中测得的物理量填入如下表格,然后探究不变量。经过验证后可知,在误差允许的范围内,碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积,即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′2.实验结论1.保证两物体发生的是一维碰撞,即两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动。2.若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平。3.若利用摆球进行实验,两小球静放时球心应在同一水平线上,且刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在同一竖直面内。4.碰撞有很多情形,我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变,才符合要求。某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不变量。实验仪器如图所示实验过程:(1)调节气垫导轨水平,并使光电计时器系统正常工作;(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L;(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸);(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2;(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上,让滑块2处于静止状态(v2=0),用滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间),撞后两者粘在一起,分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间t1和碰后通过光电门的遮光时间t2;(6)先根据v=L/t计算滑块1碰撞前的速度v1及碰后两者的共同速度v;再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积,并比较大小。次数滑块1滑块2碰前质量×速度碰后质量×速度v1vv2vm1v1m2v2(m1+m2)v10.2900.18400.18420.4260.26900.269碰前、碰后质量×速度大小并不完全相等,产生误差的原因是:请完成以上表格。实验数据:m1=0.324kgm2=0.181kgL=1.00×10-3m速度单位:m/s次数滑块1滑块2碰前质量×速度碰后质量×速度v1vv2vm1v1m2v2(m1+m2)v10.2900.18400.18420.4260.26900.2690.09400.0930.1380.1360测量时间、距离等存在误差,由于阻力、气垫导轨水平等造成误差【答案】

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