探究碰撞中的不变量.ppt

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1、16.1探究碰撞中不变的量,作课人：韩换霞 课 型：新授课,温故知新,实验现象：小球总能回到等高位置,实验分析：小球好像“记得”自己起始高度,在物理学中，我们把这一事实说成是“有某一量是守恒的”,“能量”,生活中的各种碰撞现象,思考与猜想,1.这些天壤之别的运动，是否遵循相同的物理规律？,2.碰撞现象会不会有什么物理量保持不变？,一、观察实验、提出问题,思考：碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？ 可能存在什么样的数学关系式,实验的基本思路,1.一维碰撞,两物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动且方向与假定正方向同向为正，反向为负。,思考与猜想,与物体运动有关的物理量有哪些呢？碰撞前后

2、会不会有什么物理量保持不变？,质量与速度,二、我们的猜想,猜想：,猜想：,猜想：,保证一维碰撞 即保证两物体在碰撞前后在同一直线上运动；且方向与假定正方向同向为正，反向为负 如何测量物体的质量；（天平） 怎样测量物体的速度?,三、设计方案,设计实验需要考虑的问题,测速原理1,实验案例 方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞,(1)质量的测量：用天平测量,(3)不同碰撞情况的实现：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,计时器,测出的滑块经过光电门的时间,1.单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角和，机械能守恒可得速度为：,测速原理2,方

3、案二：利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞,2.不同碰撞情况的实现：用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失,实验步骤 用天平测出辆小车的质量（包括撞针或橡皮泥） 固定打点计时器，连好电路。 平衡摩擦力 做实验 改变质量，重做实验 数据记录与处理：,方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞,测速原理3,方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞,(1)质量的测量：用天平测量,斜槽（末端水平）,天平、刻度尺、重垂线,方案四：利用平抛运动,平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为t，可得速度为,v =X水/t,为防

4、止碰撞中A球反弹，有mAmB,落点确定：,方案四：利用平抛运动,仪器：小球、天平、刻度尺、重垂线、斜槽,注意：,5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；,3、实验中不需要测量时间，也不需要测量桌面的高度；,4、为防止碰撞中A球反弹，有mAmB,1、斜槽末端的切线要水平；,2、每次实验从同一高度释放小球 ；,方案四：利用平抛运动,平抛测速的其他方案,测速原理5,四、进行实验 收集数据,实验装置应怎么组装？ 实验的程序,即实验步骤是什么？ 怎样进行实验数据的采集、分析与处理？ 怎样设计数据表格? 对比、探究、验证实验中，如何设计一个直观、方便的表格也是成功的关键所在。,操作过程,不论采用哪种方

5、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)整理器材，结束实验；,(7)进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量,注意事项,(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,

6、(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,误差分析,(1)碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实,验方案时应保证碰撞为一维碰撞,(2)碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影响是带来误差的又 一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免碰撞时除相互作 用力外的其他力影响物体速度,5实验结论,通过实验数据分析可得 m1v1m2v2m1v1m2v2，即,在碰撞过程中不变量为 mv.,【例题】图 1611 研究的是碰撞过程，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

7、泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成 一体,图 1611,(1)除研究打点计时器打下的纸带外，还需要测量的量是 _ (2)如果打点计时器的电源周期为 T，碰撞前 6 个点之间的 距离为 s1，碰撞后 6 个点之间的距离为 s2，则碰撞前 A 的速度 为_，碰撞后 A、B 的速度为_ (3)本实验测速度的过程中引进的误差来源是_,_.,答案：见解析,1(河源 2012 届高三质检)我们可以用带竖直挡板 C、D 的 气垫导轨以及滑块 A、B 来做探究碰撞中的不变量的实验，实 验装置如图 1612 所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验 步骤如下：,图 1612,a用天平分别测出滑块 A、B

8、 的质量 mA、mB； b调整气垫导轨，使导轨处于水平；,c在滑块 A、滑块 B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动,卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；,d用刻度尺测出滑块 A 的左端至板 C 的距离 L1.,e按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A、B 运动时 间的计时器开始工作当滑块 A、B 分别碰撞挡板 C、D 时停止 计时，记下滑块 A、B 分别到达挡板 C、D 的运动时间 t1 和 t2.,(1)实验中还应测量的物理量是_,_.,滑块 B 的右端至 D 板的,(2)利用上述测量的实验数据，验证作用前后质量与速度乘 质量与速度的积在误差允许范围内相等，但大小并不完全相等， 产生误差的原因

9、_,距离 L2,阻力或气垫导轨不水平等,积的表达式是_，由此公式算得的A、B两滑块的,2某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实 验：在小车 A 的前端黏有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动， 然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并黏合成一体，继续做匀速直线 运动他设计的具体装置如图 1615 所示在小车 A 后连着纸带， 电磁打点计时器电源频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩 擦力,图 1615,(1)若已得到打点纸带如图 1616 所示，并将测得的各 计数点间距离标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选_ 段来计算 A 的碰前速度，应选_段来计算 A 和 B 碰后的共同,速度(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”),BC,DE,图 1616 (2)已测得小车 A 的质量 mA0.40 kg，小车 B 的质量 mB 0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前 mAvAmBvB_ kgm/s；,碰后 mAvAmBvB_kgm/s.,0.42,0.417,解析：(1)小车 A 碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是 间距均匀的，故计算小车碰前速度应选 BC 段；CD 段上所打出的点 由稀变密，可见在 CD 段 A、B 两小车相互碰撞，A、B 碰撞后一起做 匀速直线运动，所打出的点又是间距均匀的，故应选 DE 段计算碰后 的速度,