實(shí)驗(yàn)探究碰撞中的不變量

關(guān)于實(shí)驗(yàn)探究碰撞中的不變量第1頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三生活中的各種碰撞現(xiàn)象第2頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三第3頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量第4頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三探究目標(biāo)1、明確探究碰撞中的不變量的基本思路；2、掌握同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前后的速度的測(cè)量方法；3、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法。第5頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三

大量事實(shí)表明，A、B兩物體碰撞后，速度發(fā)生了變化，當(dāng)改變A、B兩物體的質(zhì)量時(shí)，速度變化的情況也有所不同。那么，碰撞前后存在什么不變量呢？最簡(jiǎn)單的碰撞情形：A、B兩物體碰撞前后沿同一條直線運(yùn)動(dòng)，即一維碰撞。第6頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三

碰撞前后速度V的變化和物體的質(zhì)量m的關(guān)系，可以做如下猜測(cè)：猜想：第7頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)思路1、建立模型：實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即兩個(gè)物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿同一直線運(yùn)動(dòng)，且方向同向?yàn)檎聪驗(yàn)樨?fù)；2、用天平測(cè)量物體的質(zhì)量；3、怎樣測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體在碰撞前后的速度？第8頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三

圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設(shè)為L(zhǎng)．氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開關(guān)，并與計(jì)時(shí)裝置相連，構(gòu)成光電計(jì)時(shí)裝置．當(dāng)擋光板穿入時(shí)，將光擋住開始計(jì)時(shí)，穿過后不再擋光則停止計(jì)時(shí)，設(shè)記錄的時(shí)間為t，則滑塊相當(dāng)于在L的位移上運(yùn)動(dòng)了時(shí)間t，所以滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=L/t．參考案例―――一光電門測(cè)速原理第9頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三測(cè)速原理1

光電門測(cè)速：測(cè)出滑塊經(jīng)過光電門的時(shí)間t，則滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v=L/t氣墊導(dǎo)軌碰撞滑塊光電門L第10頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三參考案例二擺球測(cè)速原理

實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。把兩個(gè)小球用線懸起來，一個(gè)小球靜止，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰?？梢詼y(cè)量小球被拉起的角度，從而算出落下時(shí)的度；測(cè)量被撞小球擺起的角度，從而算出被撞后的速度。也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時(shí)的能量損失。第11頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三

單擺測(cè)速：設(shè)擺繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，測(cè)出擺角θ和β，機(jī)械能守恒可得速度為橡皮泥θβ保證兩繩等長(zhǎng)測(cè)速原理2第12頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三參考案例三一打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速原理

將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。讓小車A運(yùn)動(dòng)，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(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)小車連接成一體（如上圖）。通過紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。第13頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三橡皮泥

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速：測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離⊿X，可得速度為v=⊿X/⊿t測(cè)速原理3第14頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三用天平測(cè)出輛小車的質(zhì)量（包括撞針或橡皮泥）固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連好電路。平衡摩擦力做實(shí)驗(yàn)改變質(zhì)量，重做實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理：第15頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三hh斜槽末端切向水平

平拋測(cè)速：測(cè)出碰撞前后各球落點(diǎn)到O間的距離XOP、XOM、XON，各球空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間均相同，設(shè)為⊿t，可得速度為v=XOP/⊿t

為防止碰撞中A球反彈，有mA＞mB落點(diǎn)確定：測(cè)速原理4第16頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三注意：5、用正確的方法從落點(diǎn)的痕跡找出落點(diǎn)的位置；3、實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量時(shí)間，也不需要測(cè)量桌面的高度；4、能正確判斷小球碰撞前后的落點(diǎn)(m1>m2);1、斜槽末端的切線要水平；2、從同一高度釋放小球；OPMN天平、刻度尺、重垂線第17頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三平拋測(cè)速的其他方案需測(cè)球的直徑測(cè)速原理4第18頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三碰撞可能有很多情形1、兩個(gè)質(zhì)量相同的物體相碰撞，兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的物體相碰撞。2、兩個(gè)速度大小相同、方向相反的物體相碰撞，一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體與一個(gè)靜止物體相碰撞。3、碰撞時(shí)可能中間通過彈簧接觸，碰后分開，碰后也可能粘在一起不再分開……

尋找的不變量：必須在各種碰撞的情況下都不改變。第19頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)分析第20頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)分析第21頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)分析第22頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)分析第23頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)探究表明，A、B兩物體碰撞前后的不變量為：第24頁(yè)，講稿共26頁(yè)，2023年5月2日，星期三1、在探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要測(cè)量的物理量有（）A、入射小球和被碰小球的質(zhì)量B、入射小球和被碰小球的直徑C、斜槽軌道的末端距地面的高度D、入射球滾下到拋