人教版物理选修35161实验探究碰撞中的不变量课件.ppt

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1、生活中的各种碰撞现象,撞车,打桩机打桩,生活中的各种碰撞现象撞车打桩机打桩,生活中的各种碰撞现象,飞鸟撞飞机,拳击,生活中的各种碰撞现象飞鸟撞飞机拳击,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。两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)？,碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，,第十六章 动量守恒定律,16.1 实验：探究碰撞中的不变量,第十六章 动量守恒定律16.1 实验：探究碰撞中的不变量,【学习目标】1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路 2、掌握同一条直

2、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【重点、难点】1、碰撞中的不变量的探究；2、实验数据的处理,【学习目标】,1、一维碰撞 我们只研究最简单的情况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。这种碰撞叫做一维碰撞。,一、实验探究的基本思路：,1、一维碰撞一、实验探究的基本思路：,3.各种碰撞情景的实现：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。,方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞,2.速度的测量：v x/t，式中 x 为滑块(挡光片)的宽度，t 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门

3、的时间。,1.质量的测量：用天平测量。,3.各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布,气垫导轨,气垫导轨,方案二：摆球测速原理,如图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，从而算出落下时的速度；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。,方案二：摆球测速原理 如图把两个小球用线悬起,方案三：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

4、个小车连接成一体（如下图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。,方案三：打点计时器测速原理 将打点计时器固定,人教版-物理选修3-5-16,二、猜想碰撞中的不变量：,两物体质量与速度的乘积之和，即 m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 是否成立？,或者质量与速度平方乘积之和即 m1v12+m2v22=m1v12+m2v22 是否成立？,还是有其他的可能？,或者 成立？,二、猜想碰撞中的不变量：两物体质量与速度的乘积之和，即,方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案三：

5、光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。,实验器材,方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧,不论采用哪种方案，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.进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量；7.整理器材，结束实验。,实验步骤,不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如,1实验数据的处理,实验数据的处理和实验结论,为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后探究不变量。

6、,1实验数据的处理实验数据的处理和实验结论 为,人教版-物理选修3-5-16,经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即 m1v1m2v2m1v1m2v2,2.实验结论,经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后,误差分析：,1、系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：（1）碰撞是否为一维碰撞。（2）实验中是否合理控制实验条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡摩擦。2、偶然误差：主要来源于对质量m和速度v的测量。,误差分析：1、系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：,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

7、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。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。,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,某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不变量。实验仪器如图所示,实验过程：(1)调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作；(2)在滑块 1 上装上挡光片并测出其长度 L；(3)在滑块 2 的碰撞端面粘上橡皮泥(

8、或双面胶纸)；(4)用天平测出滑块 1 和滑块 2 的质量 m1、m2；,练一练：,某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不,(5)把滑块 1 和滑块 2 放在气垫导轨上，让滑块 2 处于静止状态(v2 0)，用滑块 1 以初速度 v1 与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块 1 的挡光片碰前通过光电门的遮光时间 t1 和碰后通过光电门的遮光时间 t2；(6)先根据 v L/t 计算滑块 1 碰撞前的速度 v1 及碰后两者的共同速度 v；再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较大小。,(5)把滑块 1 和滑块 2 放在气垫导轨上，让滑

9、块 2,请完成以上表格。,实验数据：m1 0.324 kgm2 0.181 kgL1.00103 m 速度单位：m/s,次数滑块 1滑块 2碰前质量速度碰后质量速度v1vv2v,0.094,0,0.093,0.138,0.136,0,测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等造成误差,【答案】,次数滑块 1滑块 2碰前质量速度碰后质量速度v1vv2v,小 结,基本思路(一维碰撞),与物体运动有关的物理量可能有哪些？碰撞前后哪个物理量可能是不变的？,需要考虑 的问题,碰撞必须包括各种情况的碰撞;物体质量的测量(天平);碰撞前后物体速度的测量(利用光电门或打点计时器等).,小 结 基本思路与物体运动有关的物理量可能有哪些？需要,