高中物理实验-探究碰撞中的不变量优秀公开课比赛课ppt课件.pptx

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1、动 量 守 恒 定 律第 十 六 章 1 1 实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量新课导入一维碰撞一维碰撞：碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。新课 讲授3.各各种种碰碰撞撞情情景景的的实实现现：利利用用弹弹簧簧片片、细细绳绳、弹弹性性碰碰撞撞架架、胶胶布布、撞撞针针、橡橡皮皮泥泥设设计计各各种种类类型型的的碰碰撞撞，利利用用滑滑块块上上加加重重物物的的方方法法改改变碰撞物体的变碰撞物体的质量。质量。1.质量质量的测量：的测量：用天平用天平测量。测量。两两个个物物体体碰碰撞撞前前沿沿同同一一直直线线运运动动，碰碰撞撞后后仍仍沿沿这这条条直直线线运

2、动。这种碰撞叫做一维碰撞。运动。这种碰撞叫做一维碰撞。2.速速度度的的测测量量：，式式中中 x 为为滑滑块块上上挡挡光光片片的的宽宽度度，t 为为数字计时器显示的数字计时器显示的滑块滑块上上挡光片经过挡光片经过光电门的光电门的时间。时间。两个物体各自的质量与自己的速度的乘积两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之之和是不是不变和是不是不变量？也就是说，关系式量？也就是说，关系式 m11+m22=m11+m22 是否是否成立？成立？或者各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不是或者各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不是量？也就是说，关系式量？也就是说，关系式 m112+m222=m11

3、2+m222 是否是否成立？成立？还是有还是有其他的可能？其他的可能？也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？也就是说，关系式保持不变？也就是说，关系式 是否是否 成立成立？方案一：方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个两个)、弹、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：方案二：带细线的摆球带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角器、坐、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。标纸、胶布等。方案三：方案三：光滑长木板、打点计时

4、器、电源、纸带、小车光滑长木板、打点计时器、电源、纸带、小车(两两个个)、天平、撞针、橡皮泥。、天平、撞针、橡皮泥。不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：考步骤如下：1.用天平用天平称量称量相关物体的质量；相关物体的质量；2.安装实验安装实验器材器材；3.使物体发生碰撞；使物体发生碰撞；4.测量或读出相关物理量的数据，计算有关速度；测量或读出相关物理量的数据，计算有关速度；5.改变碰撞条件，重复步骤改变碰撞条件，重复步骤 3、4；6.进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的不变

5、不变量；量；7.整理器材，结束实验整理器材，结束实验。1实验数据的实验数据的处理处理 为了为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填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，然后探究入如下表格，然后探究不变量不变量。m1=4m2=4m1=4m2=41=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=m1=4m2=2m1=4m2=21=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=m1=2m2=4m1=2m2=41=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=m

6、1=4m2=2m1=4m2=21=02=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=m1=4m2=2m1=4m2=21=2=01=2=m11+m22=m11+m22=m112+m222=m112+m222=经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不经过验证后可知，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，即变的量是物体的质量与速度的乘积，即 m11m22m11m222.实验实验结论结论1保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同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动，碰撞后仍沿同一直线运动。一直线运动，碰撞

7、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。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。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。况下都不改变，才符合要求。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

8、门门等等测测量量装装置置来来探探究究碰撞中的碰撞中的不变量。实验不变量。实验仪器如仪器如图所示图所示实验过程：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；调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作；(2)在滑块在滑块 1 上装上挡光片并测出其长度上装上挡光片并测出其长度 L；(3)在滑块在滑块 2 的碰撞端面粘上橡皮泥的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸或双面胶纸)；(4)用天平测出滑块用天平测出滑块 1 和滑块和滑块 2 的质量的质量 m1、m2；练练 一一 练练(5)把把滑滑块块 1 和和滑滑块块 2 放放在在气气垫垫导导轨轨上上，让让滑滑块块 2 处处于于静静止止状状态态

9、(2 0)，用用滑滑块块 1 以以初初速速度度 1 与与之之碰碰撞撞(这这时时光光电电计计时时器器系系统统自自动动计计算算时时间间)，撞撞后后两两者者粘粘在在一一起起，分分别别记记下下滑滑块块 1 的的挡挡光光片片碰碰前前通通过过光光电电门门的的遮遮光光时时间间 t1 和和碰碰后后通通过过光光电电门门的的遮遮光时间光时间 t2；(6)先根据先根据 计算滑块计算滑块 1 碰撞前的速度碰撞前的速度 1 及碰后两者的共及碰后两者的共同同速速度度；再再计计算算两两滑滑块块碰碰撞撞前前后后质质量量与与速速度度的的乘乘积积，并并比比较较大小。大小。次次数数滑滑块 1滑滑块 2碰前碰前质量量速度速度碰后碰后

10、质量量速速度度12m11m22(m1m2)10.2900.18400.18420.4260.26900.269 碰前、碰后碰前、碰后质量量速度大小并不完全相等，速度大小并不完全相等，产生生误差的原因差的原因是：是：请完成以上表格请完成以上表格。实验数据：实验数据：m1 0.324 kgm2 0.181 kgL1.00103 m 速度速度单位：单位：m/s次次数数滑滑块 1滑滑块 2碰前碰前质量量速度速度碰后碰后质量量速速度度12m11m22(m1m2)10.2900.18400.18420.4260.26900.269 0.09400.0930.1380.1360测量测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等造成误差造成误差【答案】【答案】基本基本思路思路(一维碰撞一维碰撞)与物体运动有关的物理量可能有哪些？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？碰撞前后哪个物理量可能是不变的？需要考虑需要考虑的的问题问题碰撞必须包括各种情况的碰撞必须包括各种情况的碰撞碰撞物体质量的测量物体质量的测量(天平天平)碰撞前后物体速度的测量碰撞前后物体速度的测量(利用光电门或打点利用光电门或打点计时器等计时器等)课堂总结