1、第十六章,动量守恒定律,情 景 切 入 碰撞是自然界物体间发生作用的一种常见的方式。天体间的碰撞惊心动魄，微观粒子间的碰撞又悄无声息，竞技赛场上的碰撞更是扣人心弦，高速喷出的流体也能对物体施加作用，火箭之所以能进入太空就是高速气体持续作用的结果。那么，物体间碰撞时遵循什么规律呢？,知 识 导 航 本章主要学习动量的概念，以及动量定理和动量守恒定律，这一章是牛顿力学的进一步延伸。 本章从知识结构上可分为两个单元：第1节、第2节、第3节为第一单元，这部分内容侧重动量概念的引入，以及动量守恒定律的建立。第4节、第5节为第二单元，这部分内容主要是围绕动量守恒定律的应用展开的。 本章的重点是动量守恒定律
2、的探究、理解和应用，学会用动量观点解决碰撞、反冲等问题的思想和方法；难点是应用动量定理和动量守恒定律处理打击、碰撞、反冲等实际问题。,学 法 指 导 1在学习本章内容前，应注意复习运动学和动力学的有关知识，回顾利用牛顿运动定律和利用能量观点解决问题的重要思路和方法。学习中应注意探究过程，突出过程与方法的学习。 2要结合实例理解动量、冲量、动量变化量的概念，通过做适量练习题巩固概念的内涵、感知概念的外延，这样才能真正掌握这些概念。 3冲量、动量是矢量，动量定理和动量守恒定律表达式也是矢量式，它们的运算遵从平行四边形定则，在高中阶段我们一般研究在同一直线上的相互作用，这样的矢量运算是同一直线上的矢
3、量运算，只要在运算前先规定一个正方向，就可以把矢量运算转化为代数运算。,第一节 实验：探究碰撞中的不变量,学 习 目 标,知 识 导 图,课 前 预 习,1一维碰撞 两个物体碰撞前沿_运动，碰撞后_运动。这种碰撞叫做一维碰撞。,知识点 1,实验的基本思路,同一直线,仍沿这条直线,m1v1m2v2,m1v12m2v22,方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞 实验装置如下图所示。,知识点 2,实验方案设计,宽度,光电门,单摆摆长,小车匀速,课 内 探 究,一、实验过程 1实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶片、撞针、橡皮泥等。 方案二：带细线
4、的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶片等。 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等。,2实验步骤 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)用天平测量相关的质量； (2)安装实验装置； (3)使物体发生碰撞； (4)测量或读出有关数据，计算出物体的速度； (5)改变碰撞条件重复上述3、4步； (6)进行数据处理通过分析对比，找出碰撞中的不变量； (7)整理实验器材。,3数据处理 (1)将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中,(2)结论 在实验误差允许的范围内，碰撞前、后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积之和，即m1
5、v1m2v2_。,m1v1m2v2,二、误差分析 1系统误差 (1)碰撞是否为一维碰撞，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。 (2)碰撞中其他力(例如，摩擦力、空气阻力等)的影响带来的误差。实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。 2偶然误差 测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减小偶然误差的影响。,三、注意事项 1前提条件 应保证碰撞的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方案提醒 (1)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。 (2)若
6、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平面内。 3探究结论 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。,某同学运用以下实验器材，设计了一个碰撞实验来寻找碰撞前后的不变量：打点计时器、低压交流电源(频率为50Hz)、纸带、表面光滑的长木板、带撞针的小车A、带橡皮泥的小车B、天平。 该同学设计的实验步骤如下： A用天平测出小车A的质量为mA0.4kg，小车B的质量为mB0.2kg B更换纸带重复操作三次,典例 1,考点一 实验步骤与数据处理,C小车A靠近打点计时器放置，在车后固定纸带，把小车B放在长木板中间 D把长木
7、板平放在桌面上，在一端固定打点计时器，连接电源 E接通电源，并给小车A一定的初速度vA (1)请将以上步骤按操作的先后顺序排列出来_。,ADCEB,mAvAmBvB(mAmB)v,解题指导：注意碰撞前后小车均做匀速运动，碰撞前后的速度可利用纸带上点迹分布均匀的部分计算。 解析：(1)按照先安装，后实验，最后重复的顺序，该同学正确的实验步骤为ADCEB。 (2)碰撞前后均为匀速直线运动，由纸带上的点迹分布求出速度。碰后小车A、B合为一体，求出AB整体的共同速度。注意打点计时器的频率为50Hz，打点时间间隔为0.02s，通过计算得下表。,对点训练1 (湖北省部分重点中学20162017学年高二下学
8、期检测)在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1170g，右侧滑块质量m2110g，挡光片宽度为3.00cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为t10.32s，t20.21s。则两滑块的速度分别为v1_m/s，v2_m/s。烧断细线前m1v1m2v2_kgm/s，烧断细线后m1v1m2v2_ kgm/s。可得到的结论是_ _。,0.094,0.143,0,2.5104kgm/s,在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量,(山东省临朐县201720
9、18学年高二下学期质检)如图所示，斜槽末端水平，小球m1从斜槽某一高度由静止滚下，落到水平面上的P点。今在槽口末端放一与m1半径相同的球m2，仍让球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后使两球落地，球m1和m2的落地点分别是M、N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O点。则：,典例 2,考点二 实验创新设计,(1)两小球质量的关系应满足_。 Am1m2 Bm1m2 Cm1m2 (2)实验必须满足的条件_ A轨道末端的切线必须是水平的 B斜槽轨道必须光滑 C入射球m1每次必须从同一高度滚下 D入射球m1和被碰球m2的球心在碰撞瞬间必须在同一高度,B,ACD,(3)实验中必须测量的是_。 A两小球
10、的质量m1和m2 B两小球的半径r1和r2 C桌面离地的高度H D小球起始高度 E从两球相碰到两球落地的时间 F小球m1单独飞出的水平距离 G两小球m1和m2相碰后飞出的水平距离,AFG,(4)若两小球质量之比为m1m232，两球落点情况如下图所示，则碰撞前后有_。,C,解题指导：本题中利用平抛运动的规律，巧妙的提供了一种测量小球碰撞前后速度的方法，即方便又实用。,解析：(1)为防止反弹造成入射球返回斜槽，要求入射球质量大于被碰球质量，即m1m2，故选B。 (2)为保证两球从同一高度做平抛运动，实验中要求斜槽轨道末端的切线要调成水平。为保证实验有较好的可重复性以减小误差，实验中要求入射球每次从
11、同一高度滚下。本实验是探究碰撞前后物理量的变化情况，故不需要斜槽轨道必须光滑，故选A、C、D。 (3)本实验必须测量的是两小球质量m1和m2，入射球m1单独飞出的水平距离和两小球m1和m2相碰后各自飞出的水平距离。因小球脱离轨道口后做的是相同高度的平抛运动，因此两球碰后落地时间相等，两小球水平分运动的时间也相等，故可以利用水平距离的测量代替速度的测量，所以不需要测量桌面离地的高度及两小球碰后落地的时间。故选A、F、G。,对点训练2 (哈尔滨师大附中20162017学年高二下学期月考)用如图所示的装置进行“碰撞中的守恒量”实验：,为验证守恒量，写出还需测量的物理量及表示它的字母_ _，如果mv守恒，须满足的关系是_。,(1)先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面的动摩擦因数，查出当地的重力加速度g； (2)用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧处于压缩状态，滑块B紧靠在桌边； (3)剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地时的水平位移为x1，滑块A沿桌面滑行距离为x2。,桌面离地面的,高度h,
