实验-探究碰撞中的不变量.ppt

碰撞,碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化,生活中的各种碰撞现象,实验：探究碰撞中的不变量,探究目标,1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路；,2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；,3、掌握实验数据处理的方法。,大量事实表明，A、B两物体碰撞后，速度发生了变化，当改变A、B两物体的质量时，速度变化的情况也有所不同。那么，碰撞前后存在什么不变量呢？,最简单的碰撞情形：,A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运动，即一维碰撞。,碰撞前后速度V的变化和物体的质量m的关系，可以做如下猜测：,猜想：,实验思路,1、建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动，且方向同向为正，反向为负；,2、用天平测量物体的质量；,3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？,图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置 当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v=L/t,参考案例一光电门测速原理,测速原理1,光电门测速：测出滑块经过光电门的时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t,参考案例二 摆球测速原理,实验装置如图所示。把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的度；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。,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2,参考案例三一打点计时器测速原理,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泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。,打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离X，可得速度为,v=X/t,测速原理3,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：,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=XOP/t,为防止碰撞中A球反弹，有mAmB,落点确定：,测速原理4,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、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1m2);,1、斜槽末端的切线要水平；,2、从同一高度释放小球；,天平、刻度尺、重垂线,平抛测速的其他方案,测速原理4,碰撞可能有很多情形,1、两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体相碰撞。,2、两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞。,3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开，碰后也可能粘在一起不再分开,寻找的不变量：必须在各种碰撞的情况下都不改变。,实验分析,实验分析,实验分析,实验分析,实验结果,实验探究表明，A、B两物体碰撞前后的不变量为：,1、在探究碰撞中的不变量的实验时，需要测量的物理量有（）A、入射小球和被碰小球的质量 B、入射小球和被碰小球的直径 C、斜槽轨道的末端距地面的高度 D、入射球滚下到抛出时的高度差 E、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离,ABEF,课堂练习,2、如图所示，在“探究碰撞中的不变量”实验中，P为入射球A未与被碰球B碰撞时的落点，M为它与B球碰后的落点，N为B球的落点，这个实验对小球质量MA和MB的要求是MA_MB（填“”“=”或“”）为了能用OP长度表示球A的初速度，OM和ON长度分别表示球A和球B的末速度，则必须做到_，用图中标出的符号和测出的数据列出不变量的表达式为_。并讨论：三个落地点距O点的距离OM、OP、ON与实验所用的小球质量是否有关？,斜槽末端点的切线水平，两球球心碰前处于等高点，即发生对心正碰,mAOP=mAOM+mBON,OP与小球的质量无关，OM和ON与小球的质量有关,课堂练习,