探究碰撞中的不變量PPT課件

1、溫故知新溫故知新實驗現(xiàn)象：小球總能回到等高位置實驗現(xiàn)象：小球總能回到等高位置實驗分析：小球好像實驗分析：小球好像“記得記得”自己起始高度自己起始高度在物理學(xué)中，我們把這一事實說成是在物理學(xué)中，我們把這一事實說成是“有某一有某一量是守恒的量是守恒的”“能量能量”第1頁/共30頁生活中的各種碰撞現(xiàn)象第2頁/共30頁第3頁/共30頁思考與猜想思考與猜想1.這些天壤之別的運(yùn)動，是否遵循相同的物這些天壤之別的運(yùn)動，是否遵循相同的物理規(guī)律？理規(guī)律？2.碰撞現(xiàn)象會不會有什么物理量保持不變？碰撞現(xiàn)象會不會有什么物理量保持不變？第4頁/共30頁第5頁/共30頁實驗的基本思路實驗的基本思路1.一維碰撞一維碰撞兩物

2、體碰撞前沿同一直線運(yùn)動，碰撞后仍沿這條直線兩物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動，碰撞后仍沿這條直線運(yùn)動運(yùn)動。思考與猜想思考與猜想與物體運(yùn)動有關(guān)的物理量有哪些呢？與物體運(yùn)動有關(guān)的物理量有哪些呢？質(zhì)量與速度質(zhì)量與速度第6頁/共30頁222211222211vmvmvmvm22112211vmvmvmvm22112211vmvmvmvm猜想：猜想：猜想：猜想：猜想：猜想：第7頁/共30頁第8頁/共30頁實驗案例 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌實現(xiàn)一維碰撞利用氣墊導(dǎo)軌實現(xiàn)一維碰撞(1)質(zhì)量的測量：用天平測量(3)不同碰撞情況的實現(xiàn)：利用彈簧片、細(xì)繩、彈性不同碰撞情況的實現(xiàn)：利用彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、碰撞架、膠布

3、、撞針、橡皮泥設(shè)計各種類型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變撞針、橡皮泥設(shè)計各種類型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量碰撞物體的質(zhì)量計時器測出的滑塊經(jīng)過光電門的時間第9頁/共30頁方案二：利用等長懸線懸掛等大的小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞2.不同碰撞情況的實現(xiàn)：用貼膠布等方法增大兩球碰撞時不同碰撞情況的實現(xiàn)：用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失的能量損失第10頁/共30頁實驗步驟 用天平測出輛小車的質(zhì)量（包括撞針或橡皮泥） 固定打點計時器，連好電路。 平衡摩擦力 做實驗 改變質(zhì)量，重做實驗 數(shù)據(jù)記錄與處理：方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實現(xiàn)一維碰撞第11頁/共30頁方案三：利

4、用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實現(xiàn)一維碰撞(1)質(zhì)量的測量：用天平測量(2)速度的測量：vxt，x 是紙帶上兩計數(shù)點間的距離，可用刻度尺測量，t 為小車經(jīng)過 x 所用的時間，可由打點間隔算出 第12頁/共30頁斜槽（末端水平）兩小球復(fù)寫紙復(fù)寫紙白紙白紙?zhí)炱?、刻度尺、重垂線天平、刻度尺、重垂線方案四：第13頁/共30頁方案四：儀器：小球、天平、刻度尺、儀器：小球、天平、刻度尺、重垂線、斜槽重垂線、斜槽第14頁/共30頁注意：注意：5、用正確的方法從落點的痕跡找出落點的位置；、用正確的方法從落點的痕跡找出落點的位置；3、實驗中不需要測量時間，也不需要測量桌面的、實驗中不需要測量時間，也不需要測

5、量桌面的高度；高度；4、1、斜槽末端的切線要水平；、斜槽末端的切線要水平；2、每次實驗從同一高度釋放小球、每次實驗從同一高度釋放小球 ；OPMN方案四：第15頁/共30頁第16頁/共30頁四、進(jìn)行實驗 收集數(shù)據(jù) u對比、探究、驗證實驗中，如何設(shè)計一個直觀、方便的表格也是成功的關(guān)鍵所對比、探究、驗證實驗中，如何設(shè)計一個直觀、方便的表格也是成功的關(guān)鍵所在。在。 第17頁/共30頁操作過操作過程程不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測相關(guān)質(zhì)量；(2)安裝實驗裝置；(3)使物體發(fā)生碰撞；(4)測量或讀出相關(guān)物理量，計算有關(guān)速度；(5)改變碰撞條件，重復(fù)步驟(3)

6、、(4)；(6)整理器材，結(jié)束實驗；(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，找出碰撞中的守恒量第18頁/共30頁注意事項注意事項(1)保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平(3)若利用擺球進(jìn)行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)(4)碰撞有很多情形我們尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變才符合要求第19頁/共30頁誤差分析誤差分析(1)碰撞是否為一維碰撞，是產(chǎn)生誤差的一個原因，設(shè)計實驗方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞(2)碰撞

7、中是否受其他力(例如摩擦力)影響是帶來誤差的又一個原因，實驗中要合理控制實驗條件，避免碰撞時除相互作用力外的其他力影響物體速度5實驗結(jié)論通過實驗數(shù)據(jù)分析可得 m1v1m2v2m1v1m2v2，即在碰撞過程中不變量為 mv.第20頁/共30頁【例題】圖 1611 研究的是碰撞過程，將打點計時器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面讓小車 A 運(yùn)動，小車 B 靜止在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體圖 1611第21頁/共30頁(1)除研究打點計時器打下的紙帶外，還需要測量的量是_(2)如果打點計時器的電源周期為 T，碰撞前 6 個

8、點之間的距離為 s1，碰撞后 6 個點之間的距離為 s2，則碰撞前 A 的速度為_，碰撞后 A、B 的速度為_(3)本實驗測速度的過程中引進(jìn)的誤差來源是_.第22頁/共30頁答案：見解析第23頁/共30頁1(河源 2012 屆高三質(zhì)檢)我們可以用帶豎直擋板 C、D 的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊 A、B 來做探究碰撞中的不變量的實驗，實驗裝置如圖 1612 所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗步驟如下：圖 1612第24頁/共30頁a用天平分別測出滑塊 A、B 的質(zhì)量 mA、mB；b調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平；c在滑塊 A、滑塊 B 間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上；d用

9、刻度尺測出滑塊 A 的左端至板 C 的距離 L1.e按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊 A、B 運(yùn)動時間的計時器開始工作當(dāng)滑塊 A、B 分別碰撞擋板 C、D 時停止計時，記下滑塊 A、B 分別到達(dá)擋板 C、D 的運(yùn)動時間 t1 和 t2.第25頁/共30頁(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是_.滑塊 B 的右端至 D 板的(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證作用前后質(zhì)量與速度乘 質(zhì)量與速度的積在誤差允許范圍內(nèi)相等，但大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因_距離 L2阻力或氣墊導(dǎo)軌不水平等積的表達(dá)式是_，由此公式算得的A、B兩滑塊的第26頁/共30頁2某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實驗：

10、在小車 A 的前端黏有橡皮泥，推動小車 A 使之做勻速直線運(yùn)動，然后與原來靜止在前方的小車 B 相碰并黏合成一體，繼續(xù)做勻速直線運(yùn)動他設(shè)計的具體裝置如圖 1615 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 1615第27頁/共30頁(1)若已得到打點紙帶如圖 1616 所示，并將測得的各計數(shù)點間距離標(biāo)在圖上，A 為運(yùn)動起始的第一點，則應(yīng)選_段來計算 A 的碰前速度，應(yīng)選_段來計算 A 和 B 碰后的共同速度(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)BCDE圖 1616(2)已測得小車 A 的質(zhì)量 mA0.40 kg，小車 B 的質(zhì)量 mB0.20 kg，由以上測量結(jié)果可得：碰前 mAvAmBvB_ kgm/s；碰后 mAvAmBvB_kgm/s.0.420.417第28頁/共30