實驗探究碰撞中的不變量

關(guān)于實驗探究碰撞中的不變量生活中的各種碰撞現(xiàn)象第2頁,共26頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗：探究碰撞中的不變量第4頁,共26頁，2024年2月25日，星期天探究目標(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動的兩個物體碰撞前后的速度的測量方法；3、掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法。第5頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

大量事實表明，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，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？最簡單的碰撞情形：A、B兩物體碰撞前后沿同一條直線運動，即一維碰撞。第6頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

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：猜想：第7頁,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗思路1、建立模型：實驗必須保證碰撞是一維的，即兩個物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿同一直線運動，且方向同向為正，反向為負(fù)；2、用天平測量物體的質(zhì)量；3、怎樣測量兩個物體在碰撞前后的速度？第8頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

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．氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開關(guān)，并與計時裝置相連，構(gòu)成光電計時裝置．當(dāng)擋光板穿入時，將光擋住開始計時，穿過后不再擋光則停止計時，設(shè)記錄的時間為t，則滑塊相當(dāng)于在L的位移上運動了時間t，所以滑塊勻速運動的速度v=L/t．參考案例―――一光電門測速原理第9頁,共26頁，2024年2月25日，星期天測速原理1

光電門測速：測出滑塊經(jīng)過光電門的時間t，則滑塊勻速運動的速度為v=L/t氣墊導(dǎo)軌碰撞滑塊光電門L第10頁,共26頁，2024年2月25日，星期天參考案例二擺球測速原理

實驗裝置如圖所示。把兩個小球用線懸起來，一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰?？梢詼y量小球被拉起的角度，從而算出落下時的度；測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的能量損失。第11頁,共26頁，2024年2月25日，星期天

單擺測速：設(shè)擺繩長為L，測出擺角θ和β，機械能守恒可得速度為橡皮泥θβ保證兩繩等長測速原理2第12頁,共26頁，2024年2月25日，星期天參考案例三一打點計時器測速原理

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（如上圖）。通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。第13頁,共26頁，2024年2月25日，星期天橡皮泥

打點計時器測速：測出相鄰計數(shù)點間的距離⊿X，可得速度為v=⊿X/⊿t測速原理3第14頁,共26頁，2024年2月25日，星期天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：第15頁,共26頁，2024年2月25日，星期天hh斜槽末端切向水平

平拋測速：測出碰撞前后各球落點到O間的距離XOP、XOM、XON，各球空中運動時間均相同，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落點確定：測速原理4第16頁,共26頁，2024年2月25日，星期天注意：5、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高度；4、能正確判斷小球碰撞前后的落點(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,共26頁，2024年2月25日，星期天平拋測速的其他方案需測球的直徑測速原理4第18頁,共26頁，2024年2月25日，星期天碰撞可能有很多情形1、兩個質(zhì)量相同的物體相碰撞，兩個質(zhì)量相差懸殊的物體相碰撞。2、兩個速度大小相同、方向相反的物體相碰撞，一個運動物體與一個靜止物體相碰撞。3、碰撞時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,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗分析第20頁,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗分析第21頁,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗分析第22頁,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗分析第23頁,共26頁，2024年2月25日，星期天實驗結(jié)果

實驗探究表明，A、B兩物體碰撞前后的不變量為：第24頁,共26頁，2024年2月25日，星期天1、在探究碰撞中的不變量的實驗時，需要測量的物理量有（）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、入射球滾下到拋出時的高度差E