单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验：探究碰撞中的不变量课件,知识与技能,1,会结合已掌握的知识探索碰撞前后的不变量。,2,通过实验找到碰撞前后的不变量。,过程与方法,用实验的方法探究碰撞中的不变量。,情感、态度与价值观,1,树立理论来源于实践、应用于实践的世界观。,2,形成重视实验探究物理规律的良好习惯。,知识与技能,1.,两个物体,_,沿同一直线运动，,_,仍沿这一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。,2,在,“,探究碰撞中的不变量,”,的实验中，需要考虑的首要问题是,_,，即如何保证两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动。此外，还要考虑怎样测量物体的,_,和怎样测量物体的,_,。,碰撞前,碰撞后,如何保证碰撞是一维的,质量,速度,1.两个物体_沿同一直线运动，_仍,3,关于实验数据的处理，应用,_,_,_,的形式记,录，填表时注意思考：如果小球碰撞后运动的速度,与原来的方向,_,，应该怎样记录？,4,对于每一种碰撞的情况,(,例如两个物体碰后分开,或粘在一起的两种情况,),，都要填写一个表格，然后,根据表中的数据寻找碰撞前后的,_,。,表格,相反,不变量,3关于实验数据的处理，应用_的形式记表格相反,一、实验目的：,1.,明确探究物体碰撞中的不变量的基本思路,2.,探究一维碰撞中的不变量,二、实验的基本思路,1,一维碰撞,两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。,说明：,碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后物体的速度一般要发生变化，因此要找出碰撞中的不变量，应考虑到质量与速度的各种组合。,一、实验目的：说明：,实验：探究碰撞中的不变量课件,三、需要考虑的问题,1,怎样才能保证碰撞是一维的？,可以利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直线上运动，也可以利用长木板限定物体在同一直线上运动，或使两物体重心连线与速度方向共线。,实验：探究碰撞中的不变量课件,实验：探究碰撞中的不变量课件,参考案例二：,，其中,l,为单摆摆长，,为小球被拉起或被,撞小球摆起的角度。,参考案例二：,实验：探究碰撞中的不变量课件,3.,利用气垫导轨进行碰撞实验的注意事项：,.,原来在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这实际上也是一种碰撞。这种情况可以通过下面的方法实现。,如图甲,.,碰撞时难免有能量损失。只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变，它才有可能是我们寻找的不变量。,乙图,可以得到能量损失很小的碰撞。,如图丙,在两个滑块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，使两个滑块连成一体运动，这样的碰撞中能量损失很大。,3.利用气垫导轨进行碰撞实验的注意事项：.碰撞时难免有能量,4,如何处理实验数据？,将实验中测得的数据填入下表中，然后探究不变量。,4如何处理实验数据？,说明：,因为速度是矢量，将速度填入表格时，应注意速度的方向。先设某一方向为正，沿正方向的速度取正值，沿相反方向的速度取负值。,说明：因为速度是矢量，将速度填入表格时，应注意速度的方向。先,【,例,1】,某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车,A,的前端粘有橡皮泥，推动小车,A,使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车,B,相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图,16,1,1,所示。在小车,A,后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为,50 Hz,，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。,【例1】某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实,实验：探究碰撞中的不变量课件,(1),若已得到打点纸带如图,16,1,2,所示，并测得各计数点间的距离标在图上，,A,为运动起点的第一点，则应选,_,段来计算,A,碰撞前的速度，应选,_,段来计算,A,和,B,碰后的共同速度。,(1)若已得到打点纸带如图1612所示，并测得各计数点间,(2),已测得小车,A,的质量,m,1,0.40 kg,，小车,B,的质量,m,2,0.20 kg,，由以上测量结果可得：,碰前,m,1,v,1,m,2,v,2,_kg,m/s,。,碰后,m,1,v,1,m,2,v,2,_kg,m/s,。,(3),结论,_,。,【,答案,】,(1),BC,DE,(2)0.420,0.417,(3),误差允许的范围内，碰前的质量与速度乘积之和等于碰后的质量与速度乘积之和，即碰撞过程中不变量为质量与速度乘积之和。,(2)已测得小车A的质量m10.40 kg，小车B的质量m,【,解析,】,(1),从分析纸带上打点的情况看，,BC,段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，而,AB,段相同时间内间隔不一样，说明刚开始不稳定，因此,BC,段较准确描述小车,A,碰前的运动情况，应选用,BC,段计算,A,碰前的速度，从,CD,段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在,DE,段小车运动稳定，故应选,DE,段计算小车碰后,A,和,B,的共同速度。,【解析】(1)从分析纸带上打点的情况看，BC段既表示小车做匀,实验：探究碰撞中的不变量课件,实验：探究碰撞中的不变量课件,利用气垫导轨探寻碰撞中的不变量的方法与步骤。,1,实验器材,气垫导轨、气泵、光电计时器、天平、滑块,(,两个,),、刻度尺、弹簧片、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥、细绳、胶布。,实验：探究碰撞中的不变量课件,2,实验步骤,(1),用天平分别测出两滑块的质量,m,1,、,m,2,，用刻度尺测出挡光片的宽度,x,。,(2),如图,16,1,3,所示，调节气垫导轨，使其水平。,2实验步骤,(3),按说明书连接好光电计时器与光电门，设计好测量挡。,(4),如图,16,1,4,所示，把中间夹有弯形弹簧片的两只滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的线，记录两挡光片通过光电门的时间,t,1,、,t,2,，求出两滑块的速度，将实验结果记入表中。,(3)按说明书连接好光电计时器与光电门，设计好测量挡。,(5),如图,16,1,5,所示，在滑块上安装好弹性碰撞架。让两滑块从左、右两方向以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，记录挡光片通过光电门时间，求出它们的速度，将实验结果记入表中。,(5)如图1615所示，在滑块上安装好弹性碰撞架。让两滑,(6),如图,16,1,6,所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块相碰，然后一起运动经过另一光电门，记录挡光片通过光电门的时间，求出滑块的速度，将实验结果记入表中。,(6)如图1616所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装,(7),根据上述各次碰撞的实验数据寻找碰撞中的不变量。,(7)根据上述各次碰撞的实验数据寻找碰撞中的不变量。,借助平抛运动探究碰撞中的不变量,用两个大小相同但质量不等的小球的碰撞来探索,“,不变量,”,。实验装置如图,16,1,7,所示。让一个质量较大的小球从斜槽上自由滚下来，跟放在斜槽末端的另一质量较小的小球发生碰撞,(,正碰,),。设两个小球的质量分别为,m,1,和,m,2,。碰撞前，质量为,m,1,的入射小球的速度是,v,1,，质量为,m,2,的被碰小球静止。,实验：探究碰撞中的不变量课件,两个小球碰撞前的两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是,m,1,v,1,。碰撞后，入射小球的速度是,v,1,，被碰小球的速度是,v,2,，两个小球碰撞后各自的质量与自己的速度的乘积之和是,m,1,v,1,m,2,v,2,。探索是否有下列关系存在：,m,1,v,1,m,1,v,1,m,2,v,2,如果我们分别测出两个小球的质量和两个小球在碰撞前后的速度，把它们代入上式，就可以验证两个小球碰撞前后质量与速度乘积之和是否相等。,两个小球碰撞前的两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是m,实验：探究碰撞中的不变量课件,小球的质量可以用天平称出，怎样简便地测出两个小球碰撞前后的速度呢？两球碰撞前后的速度方向都是水平的。因此两球碰撞前后的速度，可以利用平抛运动的知识求出。在这个实验中，做平抛运动的小球落到地面，它们的下落高度相同，飞行时间,t,也就相同，它们飞行的水平距离,x,v,t,与小球开始做平抛运动时的水平速度,v,成正比。,小球的质量可以用天平称出，怎样简便地测出两个小球碰撞前后的速,设小球下落的时间为,t,，则在图,16,1,8,中,OP,v,1,t,(1),OM,v,1,t,(2),ON,v,2,t,(3),如果实验测得的,m,1,、,m,2,、,OP,、,OM,、,ON,满足以下关系,m,1,OP,m,1,OM,m,2,ON,(4),在把,(1),、,(2),、,(3),式代入,(4),式并消去,t,后即可得到,m,1,v,1,m,1,v,1,m,2,v,2,这样就验证了上述猜想,设小球下落的时间为t，则在图1618中,具体操作如下：,用天平测出两个小球的质量，按照图,16,1,7,所示的那样，安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点的切线是水平的，被碰小球放在斜槽前端边缘处。为了记录小球飞出的水平距离，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上时，便在白纸上留下了小球落地的痕迹，在白纸上记下重垂线所指的位置,O,(,图,16,1,8),。,具体操作如下：,实验：探究碰撞中的不变量课件,先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高处滚下，重复,10,次，用尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心,P,就是小球落点的平均位置。,把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞，重复实验,10,次，用同样的方法标出碰撞后入射小球的落点的平均位置,M,和被碰小球的落点的平均位置,N,。,先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高处滚下，重复10次,线段,ON,的长度是被碰小球飞出的水平距离；,OM,是碰撞后小球,m,1,飞行的水平距离；,OP,则是不发生碰撞时,m,1,飞行的水平距离。,用刻度尺测量线段,OM,、,OP,、,ON,的长度，把两个小球的质量和相应的速度分别代入,(4),式左、右两侧，就可以验证猜想是否成立。,按照上述思路及方法同时可探索,线段ON的长度是被碰小球飞出的水平距离；OM是碰撞后小球m1,