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,,第一章 碰撞與動(dòng)量守恒,1.3 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 第五課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：探究動(dòng)量守恒定律,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(jì)時(shí)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(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(jì)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(dòng)再次經(jīng)過光電門，光電計(jì)時(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)量之和保持不變.,典例分析,例1 為了探究碰撞中動(dòng)量變化的規(guī)律，實(shí)驗(yàn)最好在氣墊導(dǎo)軌上進(jìn)行，這樣就可以大大減小阻力，使滑塊在碰撞前后的運(yùn)動(dòng)可以看成是勻速運(yùn)動(dòng)，使實(shí)驗(yàn)的可靠性及準(zhǔn)確度得以提高.在某次實(shí)驗(yàn)中，A、B兩鋁制滑塊在一水平長氣墊導(dǎo)軌上相碰，用頻閃攝像的方法每隔0.4秒的時(shí)間拍攝一次照片，每次拍攝時(shí)閃光的延續(xù)時(shí)間很短，可以忽略，如圖6所示，已知A、B之間的質(zhì)量關(guān)系是mB＝1.5mA，拍攝,共進(jìn)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?fàn)顟B(tài)，設(shè)A、B滑塊在拍攝閃光照片的這段時(shí)間內(nèi)是在10 cm至105 cm這段范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)(以滑塊上的箭頭位置為準(zhǔn))，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(yùn)動(dòng)的時(shí)間是,由此可知，從第一張拍攝照片到發(fā)生碰撞的時(shí)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(gè)物體總動(dòng)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(gè)物體總動(dòng)量不變. 答案 見解析,例2 某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中動(dòng)量變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速直線運(yùn)動(dòng).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(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖7所示.在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(diǎn)紙帶如圖8所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn).則應(yīng)選________段來計(jì)算小車A的碰前速度，應(yīng)選______段來計(jì)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(yùn)動(dòng)，應(yīng)取紙帶上打點(diǎn)均勻的一段來計(jì)算速度，碰前BC段點(diǎn)距相等，碰后DE段點(diǎn)距相等， 故取BC段、DE段分別計(jì)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(zhì)量mA＝0.40 kg，小車B的質(zhì)量mB＝0.20 kg，由以上的測量結(jié)果可得：碰前兩小車的總動(dòng)量為______ kg·m/s，碰后兩小車的總動(dòng)量為______ kg·m/s.,解析 碰前小車速度 vA＝ ＝ m/s＝1.05 m/s 其動(dòng)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(dòng)量 pAB＝(mA＋mB)vAB＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s ＝0.417 kg·m/s 從上面計(jì)算可知：在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后總動(dòng)量不變. 答案 0.420 0.417,點(diǎn)撥 (1)實(shí)驗(yàn)前要把木板的一端墊起，以平衡摩擦力. (2)此實(shí)驗(yàn)關(guān)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(yùn)動(dòng)過程求解.為了減小測量的相對(duì)誤差，應(yīng)多測幾個(gè)間距來求解速度.,例3 如圖9所示，在實(shí)驗(yàn)室用兩端帶 豎直擋板C、D的氣墊導(dǎo)軌和有固定 擋板的質(zhì)量都是M的滑塊A、B，做 探究碰撞中動(dòng)量變化的實(shí)驗(yàn)： (1)把兩滑塊A和B緊貼在一起，在A上放質(zhì)量為m的砝碼，置于導(dǎo)軌上，用電動(dòng)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(guān)使電動(dòng)卡銷放開，同時(shí)啟動(dòng)兩個(gè)記錄兩滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)間的電子計(jì)時(shí)器，當(dāng)A和B與擋板C和D碰撞的同時(shí)，電子計(jì)時(shí)器自動(dòng)停表，記下A至C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1，B至D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t2.,(3)重復(fù)幾次取t1、t2的平均值. 請(qǐng)回答以下幾個(gè)問題： ①在調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)應(yīng)注意_______________________； ②應(yīng)測量的數(shù)據(jù)還有____________________________； ③作用前A、B兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為______， 作用后A、B兩滑塊的速度與質(zhì)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(yùn)動(dòng)，必須使氣墊導(dǎo)軌水平，需要用水平儀加以調(diào)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(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和B至D的運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shè)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(zhì)量乘積之和為0，碰后兩滑塊的速度與質(zhì)量乘積之和為(M＋m) －M .,答案 ①用水平儀測量使導(dǎo)軌水平 ②A至C的距離x1、B至D的距離x2 ③0 (M＋m) －M,返回,