2013人教版物理选修3-5课件第16章第一节.ppt

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1、第一节实验：探究碰撞中的不变量第一节实验：探究碰撞中的不变量课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练 第一节第一节课前自主学案课前自主学案一、一、实验实验目的目的1明确探究碰撞中的不明确探究碰撞中的不变变量的基本思路量的基本思路2探究一探究一维维碰撞中的不碰撞中的不变变量量(3)各种碰撞情景的各种碰撞情景的实现实现：利用：利用弹弹簧片、簧片、细绳细绳、弹弹性碰撞架、胶布、撞性碰撞架、胶布、撞针针、橡皮泥、橡皮泥设计设计各种各种类类型型的碰撞，利用滑的碰撞，利用滑块块上加重物的方法改上加重物的方法改变变碰撞物体碰撞物体的的质质量量方案二：利

2、用等方案二：利用等长悬线悬长悬线悬挂等大小球挂等大小球实现实现一一维维碰碰撞撞(1)质质量的量的测测量：用天平量：用天平测测量量(2)速度的速度的测测量：可以量：可以测测量小球被拉起的角度，量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前从而算出碰撞前对应对应小球的速度，小球的速度，测测量碰撞后小量碰撞后小球球摆摆起的角度，算出碰撞后起的角度，算出碰撞后对应对应小球的速度小球的速度2追追寻寻不不变变量量在一在一维维碰撞的情况下，与物体运碰撞的情况下，与物体运动动有关的物理量有关的物理量只有物体的只有物体的质质量和物体的速度，量和物体的速度，设设两个物体的两个物体的质质量分量分别为别为m1、m2，碰撞前的速度

3、分，碰撞前的速度分别为别为v1、v2，碰撞后的速度分，碰撞后的速度分别为别为v1、v2.如果速度与如果速度与规规定定的正方向一致，的正方向一致，则则速度取正速度取正值值，否，否则则取取负值负值依据猜想与假依据猜想与假设设，依次研究以下关系是否成立：，依次研究以下关系是否成立：三、三、实验实验器材器材方案一：气方案一：气垫导轨垫导轨、光、光电计时电计时器、天平、滑器、天平、滑块块(两个两个)、弹弹簧片、簧片、细绳细绳、弹弹性碰撞架、胶布、性碰撞架、胶布、撞撞针针、橡皮泥、橡皮泥方案二：方案二：带细线带细线的的摆摆球球(两套两套)、铁铁架台、天平、架台、天平、量角器、坐量角器、坐标纸标纸、胶布等、

4、胶布等方案三：光滑方案三：光滑长长木板、打点木板、打点计时计时器、器、纸带纸带、小、小车车(两个两个)、天平、撞、天平、撞针针、橡皮泥、橡皮泥四、四、实验实验步步骤骤不不论论采用哪种方案，采用哪种方案，实验过实验过程均可按程均可按实验实验方方案合理安排，参考步案合理安排，参考步骤骤如下：如下：1用天平用天平测测相关相关质质量量2安装安装实验实验装置装置3使物体使物体发发生碰撞生碰撞4测测量或量或读读出相关物理量，出相关物理量，计计算有关速度算有关速度5改改变变碰撞条件，重复步碰撞条件，重复步骤骤3、4.6进进行数据行数据处处理，通理，通过过分析比分析比较较，找出碰撞，找出碰撞中的守恒量中的守恒

5、量7整理器材，整理器材，结结束束实验实验核心要点突破核心要点突破一、一、实验实验数据的数据的处处理和理和实验结论实验结论1实验实验数据的数据的处处理理为为了探究碰撞中的不了探究碰撞中的不变变量，将量，将实验实验中中测测得的物得的物理量填入如下表格，然后探究不理量填入如下表格，然后探究不变变量量.从表中所列的三个关系中，找出碰撞前和碰撞从表中所列的三个关系中，找出碰撞前和碰撞后守恒的量后守恒的量.2.实验结论实验结论经过验证经过验证后可知，在后可知，在误误差允差允许许的范的范围围内，碰撞内，碰撞前后不前后不变变的量是物体的的量是物体的质质量与速度的乘量与速度的乘积积，即，即m1v1m2v2m1v

6、1m2v2.二、二、误误差分析差分析1碰撞是否碰撞是否为为一一维维碰撞，是碰撞，是产产生生误误差的一个原差的一个原因，因，设计实验设计实验方案方案时应时应保保证证碰撞碰撞为为一一维维碰撞碰撞2碰撞中是否受其他力碰撞中是否受其他力(例如摩擦力例如摩擦力)影响是影响是产产生生误误差的又一个原因，差的又一个原因，实验实验中要合理控制中要合理控制实验实验条件，避免除碰撞条件，避免除碰撞时时相互作用力外的其他力影相互作用力外的其他力影响物体速度响物体速度三、注意事三、注意事项项1保保证证两物体两物体发发生的是一生的是一维维碰撞，即两个物碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直体碰撞前沿同一直线线运运动动，碰撞后仍

7、沿同一直，碰撞后仍沿同一直线线运运动动2若利用气若利用气垫导轨进垫导轨进行行实验实验，调调整气整气垫导轨垫导轨时时注意利用水平注意利用水平仪仪确保确保导轨导轨水平水平3若利用若利用摆摆球球进进行行实验实验，两小球静放，两小球静放时时球心球心应应在同一水平在同一水平线线上，且上，且刚刚好接触，好接触，摆线竖摆线竖直，直，将小球拉起后，两条将小球拉起后，两条摆线应摆线应在同一在同一竖竖直面内直面内4碰撞有很多情形我碰撞有很多情形我们寻们寻找的不找的不变变量必量必须须在各种碰撞情况下都不改在各种碰撞情况下都不改变变，才符合要求，才符合要求课堂互动讲练课堂互动讲练类类型一型一用气垫导轨探究不变量用气垫

8、导轨探究不变量(2011年年盐盐城城高高二二检检测测)某某实实验验小小组组选选用用水水平平气气垫垫导导轨轨、光光电电门门等等测测量量装装置置来来探探究究碰碰撞撞中的不中的不变变量量实验仪实验仪器如器如图图1611所示所示例例例例1 1图图1611实验过实验过程：程：(1)调节调节气气垫导轨垫导轨水平，并使光水平，并使光电计时电计时器系器系统统正正常工作常工作(2)在滑在滑块块1上装上上装上挡挡光片并光片并测测出其出其长长度度L.(3)在滑在滑块块2的碰撞端面粘上橡皮泥的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶或双面胶纸纸)(4)用天平用天平测测出滑出滑块块1和滑和滑块块2的的质质量量m1、m2.(5)把滑

9、把滑块块1和滑和滑块块2放在气放在气垫导轨垫导轨上，上，让让滑滑块块2处处于静止状于静止状态态(v20)，用滑，用滑块块1以初速度以初速度v1与与之碰撞之碰撞(这时这时光光电计时电计时器系器系统统自自动计动计算算时间时间)，撞后两者粘在一起，分撞后两者粘在一起，分别记别记下滑下滑块块1的的挡挡光片光片碰前通碰前通过过光光电门电门的遮光的遮光时间时间t1和碰后通和碰后通过过光光电电门门的遮光的遮光时间时间t2.(6)先根据先根据vL/t计计算滑算滑块块1碰撞前的速度碰撞前的速度v1及及碰后两者的共同速度碰后两者的共同速度v；再；再计计算两滑算两滑块块碰撞前碰撞前后后质质量与速度的乘量与速度的乘积

10、积，并比，并比较较大小大小实验实验数据：数据：m10.324 kgm20.181 kgL1.00103 m次次数数滑滑块块1滑滑块块2碰前碰前质质量量速度速度kgms1碰后碰后质质量量速度速度kgms1v1/ms1v/ms1v2/ms1v/ms1m1v1m2v2(m1m2)v10.290 0.18400.18420.426 0.26900.269碰前、碰后碰前、碰后质质量量速度大小并不完全相等，速度大小并不完全相等，产产生生误误差的原因是：差的原因是：【精精讲讲精析精析】次次数数滑滑块块1滑滑块块2碰前碰前质质量量速度速度kgms1碰后碰后质质量量速度速度kgms1v1/ms1v/ms1v2/

11、ms1v/ms1m1v1m2v2(m1m2)v10.2900.18400.184 0.09400.09320.4260.26900.269 0.13800.136测测量量时间时间、距离等存在、距离等存在误误差，由于阻力、气差，由于阻力、气垫导轨垫导轨水平水平等造成等造成误误差差【答案答案】见见精精讲讲精析精析某某同同学学设设计计了了一一个个用用打打点点计计时时器器做做“探探究究碰碰撞撞中中的的不不变变量量”的的实实验验：在在小小车车A的的前前端端粘粘有有橡橡皮皮泥泥，推推动动小小车车A使使之之做做匀匀速速运运动动，然然后后与与原原来来静静止止在在前前方方的的小小车车B相相碰碰并并粘粘合合成成一

12、一体体，继继续续做做匀匀速速运运动动他他设设计计的的具具体体装装置置如如图图1612所所示示，在在小小车车A后后连连着着纸纸带带，电电磁磁打打点点计计时时器器电电源源频频率率为为50 Hz，长长木木板板下下垫垫着着小小木木片片用用以以平平衡衡摩擦力摩擦力类类型二型二用斜面小车探究不变量用斜面小车探究不变量例例例例2 2图图1612(1)若已得到打点若已得到打点纸带纸带如如图图1613所示，并所示，并测测得各得各计计数点数点间间距距(已已标标在在图图上上)，则应选则应选_段来段来计计算算A的碰前速度的碰前速度应选应选_段来段来计计算算A和和B碰后的共同速度碰后的共同速度(填填“AB”、“BC”、

13、“CD”或或“DE”)图图1613(2)已已测测得小得小车车A的的质质量量m10.40 kg，小，小车车B的的质质量量m20.20 kg.由以上由以上测测量量结结果可得：果可得：碰前碰前mAv0_kgm/s；碰后碰后(mAmB)v共共_kgm/s.由此得出由此得出结论结论_【思路点思路点拨拨】小小车车拖着通拖着通过过打点打点计时计时器的器的纸纸带带，纸带纸带上的点迹上的点迹记录记录了两个小了两个小车车碰撞前后的碰撞前后的情况，要根据情况，要根据实际实际碰撞的状况来判断碰撞的状况来判断纸带纸带上哪上哪一段是碰前的，哪一段是碰后的一段是碰前的，哪一段是碰后的【精精讲讲精析精析】(1)从分析从分析纸

14、带纸带上打点情况看，上打点情况看，BC段既表示小段既表示小车车做匀速运做匀速运动动，又表示小，又表示小车车有有较较大速度，因此大速度，因此BC段能段能较较准确地描述小准确地描述小车车A在碰在碰撞前的运撞前的运动动情况，情况，应选应选BC段段计计算算A的碰前速度，的碰前速度，从从CD段打点情况看，小段打点情况看，小车车的运的运动动情况情况还还没没稳稳定，定，而在而在DE段内小段内小车车运运动稳动稳定，故定，故应选应选DE段段计计算碰算碰后后A和和B的共同速度的共同速度小小车车A、B碰撞后：碰撞后：(mAmB)v共共(0.200.40)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.所所以以在在误误

15、差差许许可可的的范范围围内内可可证证明明碰碰撞撞中中mv的的矢量和是守恒的量矢量和是守恒的量【答案答案】见见精精讲讲精析精析某某同同学学用用如如图图1614甲甲所所示示装装置置通通过过半半径径相相同同的的A、B两两球球的的碰碰撞撞来来探探究究碰碰撞撞过过程程中中的的不不变变量量，图图中中PQ是是斜斜槽槽，QR为为水水平平槽槽，实实验验时时先先使使A球球从从斜斜槽槽上上某某一一固固定定位位置置G由由静静止止开开始始滚滚下下，落落到到位位于于水水平平地地面面的的记记录录纸纸上上，留留下下痕痕迹迹重重复复上上述述操操作作10次次，得得到到10个个落落点点痕痕迹迹，再再把把B球球放放在在水水平平槽槽上

16、上靠靠近近槽槽末末端端的的地地方方，让让A球球仍仍从从位位置置G由由静静止止开开始始滚滚下下，和和B球球碰碰撞撞后后，A、B球球分分别别在在记记录录纸纸上上留留下下各各自自的的落落点点痕痕迹迹，重重复复这这种种操作操作10次次类类型三型三用斜槽轨道探究不变量用斜槽轨道探究不变量例例例例3 3图图中中O点是水平槽末端点是水平槽末端R在在记录纸记录纸上的垂直投上的垂直投影点，影点，B球落点痕迹如球落点痕迹如图图乙所示，其中米尺水乙所示，其中米尺水平放置，且平行于平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺所在的平面，米尺的零点与的零点与O点点对齐对齐图图1614(1)碰撞后碰撞后B球的水平射程球的水

17、平射程应应取取为为_ cm.(2)在以下在以下选项选项中，本次中，本次实验实验必必须进须进行的行的测测量是量是_A水平槽上未放水平槽上未放B球球时时，测测量量A球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离B测测量量A球与球与B球碰撞后，球碰撞后，A球落点位置到球落点位置到O点的距离点的距离C测测量量A球与球与B球的球的质质量量D测测量量G点相点相对对于水平槽面的高度于水平槽面的高度【思路点思路点拨拨】两球下落高度相同，由平抛运两球下落高度相同，由平抛运动规动规律知，其初速度可由水平位移求出，在律知，其初速度可由水平位移求出，在时时间间相同的条件下，可相同的条件下，可变变求求质质量与速度乘量与速度

18、乘积为积为求求质质量与水平位移乘量与水平位移乘积积，从而来探究碰撞，从而来探究碰撞过过程中程中mv的矢量和是否是不的矢量和是否是不变变量，量，该该方案相比教材方案相比教材中三种方案从中三种方案从实验实验操作操作过过程来程来说说更方便更方便【精精讲讲精精析析】(1)本本题题利利用用了了高高度度相相同同、小小球球运运动动时时间间相相同同，在在比比例例式式中中，可可以以用用位位移移代代替替速速度度，即即变变难难测测物物理理量量为为易易测测物物理理量量，围围绕绕10个个落落点点所所在在的的范范围围作作最最小小的的圆圆，其其圆圆心心即即为为平平均落点，均落点，sB64.8 cm.(2)还还应应测测出出未未放放B球球时时，A球球落落点点位位置置到到O点点的的距距离离，A和和B碰碰后后A球球落落点点位位置置到到O点点的的距距离离及及A、B两球两球质质量量【答案答案】(1)64.8(2)ABC知能优化训练知能优化训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用