实验探究碰撞中的不变量.pptx

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1、会计学1实验探究碰撞中的不变量实验探究碰撞中的不变量教材分析教材分析 教学目标：教学目标：1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路、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、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方法3、掌握实验数据处理的方法、掌握实验数据处理的方法引引入入思思路路：碰碰撞撞是是常常见见的的现现象象，以以宏宏观观、微微观观现现象象为为例例，从从生生产产、生生活活中中的的现现象象（包包括括实实验验现现象象）中中提提出出研研究究的的问问题题-碰碰撞撞前前后后是是否否有有什什么么物物理理量量保保持持不不变变？引引导导学学生生从

2、从现现象象出出发发去去发发现现隐隐藏藏在在现现象象背背后后的的自自然然规律。规律。台球由于两球碰撞而改变运动状态台球由于两球碰撞而改变运动状态（不同号的台球运动状态不同）（不同号的台球运动状态不同）第1页/共21页两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接 第2页/共21页n nP2P2演示演示演示演示 n nA A、B B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B B球静止，拉起球静止，拉起球静止，拉起球静止，拉

3、起A A球，放开后球，放开后球，放开后球，放开后A A与与与与B B碰撞，观察碰撞，观察碰撞，观察碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。换为质量相差较多碰撞前后两球运动的变化。换为质量相差较多碰撞前后两球运动的变化。换为质量相差较多碰撞前后两球运动的变化。换为质量相差较多的两个小球，重做以上实验的两个小球，重做以上实验的两个小球，重做以上实验的两个小球，重做以上实验通过演示实验的结果看出，两物体碰后质量通过演示实验的结果看出，两物体碰后质量虽然没有改变，但运动状态改变的程度与物虽然没有改变，但运动状态改变的程度与物体质量的大小有关。让学生通过观察现象猜体质量的大小有关。让学生通过观察现象猜想碰撞前

4、后可能的想碰撞前后可能的“不变量不变量”。第3页/共21页1.1一维碰撞一维碰撞 n n如图所示，如图所示，AA、B B是悬挂起来的钢球，把小球是悬挂起来的钢球，把小球AA拉拉起使其悬线与竖直线夹一角度起使其悬线与竖直线夹一角度a a，放开后，放开后AA球运动球运动到最低点与到最低点与B B球发生碰撞，碰后球发生碰撞，碰后B B球摆幅为球摆幅为 角角如两球的质量如两球的质量m mA=A=m mB B，碰后，碰后AA球静止，球静止，B B球摆角球摆角=，这说明，这说明AA、B B两球碰后交换了速度；两球碰后交换了速度；n n如果如果m mAAm mB B，碰后，碰后AA、B B两球一起向右摆动；

5、两球一起向右摆动；n n如果如果m mAAm mB B，碰后，碰后AA球反弹、球反弹、B B球向右摆动球向右摆动n n以上现象可以说明什么问题？以上现象可以说明什么问题？1实验探究的基本思路实验探究的基本思路第4页/共21页n n结论：以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同 第5页/共21页P2P2课文，描述思路课文，描述思路两两个个物物体体各各自自的的质质量量与与自自己己的的速速度度的的乘乘积积之之和和是是不不是是不不变量？变量？m1 v1+m2v2=m1 v1+m2 v2？或或者者，各各自自的的质质量量与与自自己己的的速速度度的

6、的二二次次方方的的乘乘积积之之和和是是不变量？不变量？m1 v12+m2v2=m1 v12+m2 v22？也也许许，两两个个物物体体的的速速度度与与自自己己质质量量的的比比值值之之和和在在碰碰撞撞前前后保持不变？后保持不变？指明了探究的方向和实验的目的指明了探究的方向和实验的目的制定计划与设计实验：制定计划与设计实验：P4P4P5P5参考案例：给学生一定参考案例：给学生一定的设计空间的设计空间12 追寻不变量追寻不变量第6页/共21页2实验条件的保证、实验数据的测量实验条件的保证、实验数据的测量n n21 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;

7、n n22 用天平测量物体的质量；n n23 测量两个物体在碰撞前后的速度n n测量物体的速度可以有哪些方法？第7页/共21页参考案例参考案例一光电门测速原理一光电门测速原理n n如图所示，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第8页/共21页第9页/共21页参考案例二参考案例二一一摆球测速原理摆球测速原理 n n实验装置如图所示。实验装置如图所示。n n 把两个

8、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。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。n n 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。出被撞后的速度。n n 也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。第10页/共21页参考案例三参考案例三一打点计时器测速原一打点计时器测速原理理 n n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

9、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。第11页/共21页两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况参考案例四参考案例四参考案例四参考案例四一平抛测速原理一平抛测速原理一平抛测速原理一平抛测速原理n n实验装置如图所示。实验装置如图所示。n n把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运

10、动情将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，通过测量桌高和水平位移，可以算出抛出时的初速度。况，通过测量桌高和水平位移，可以算出抛出时的初速度。第12页/共21页3 3实验方案一：实验方案一：实验方案一：实验方案一：3 31 1 用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）第13页/共21页实验记录及分析（实验记录及分析（实验记录及分析（实验记录及分析（a-1a-1）第14页/共21页实验记录及分析（实验记录及分析（实验记录及分析（实验记录及分析（a-2a-2）第15页/共21页实验记录及

11、分析（实验记录及分析（实验记录及分析（实验记录及分析（a-3a-3）第16页/共21页实验记录及分析（实验记录及分析（实验记录及分析（实验记录及分析（b b）第17页/共21页实验记录及分析实验记录及分析实验记录及分析实验记录及分析（c c）第18页/共21页n n课堂小结课堂小结课堂小结课堂小结n n1 1基本思路（一维碰撞）基本思路（一维碰撞）n n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？n n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？n n2 2需要考虑的问题需要考虑的问题n n碰撞必须包括各种情况的碰撞；碰撞必须包括各种情况的碰撞；n n物体质量的测量（天平）；物体质量的测量（天平）；n n碰撞前后物体速度的测量（利用光电门或打点计时器等）。碰撞前后物体速度的测量（利用光电门或打点计时器等）。第19页/共21页第20页/共21页