人教版高中物理选修3-5课件1实验：探究碰撞中的不变量

空白演示在此输入您的封面副标题生活中的碰撞现象微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)．第十六章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量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、观察实验、提出问题思考：碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？可能存在什么样的数学关系式如图所示，A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开后A与B碰撞，观察碰撞情况。演示如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为β角．如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度；如果mAmB，碰后A、B两球一起向右摆动；如果mAmB，碰后A球反弹、B球向右摆动．•以上现象可以说明什么问题？•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．2．追寻不变量在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度．设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1’、v2’．规定某一速度方向为正．碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：二、我们的猜想222211222211vmvmvmvm22112211vmvmvmvm22112211vmvmvmvm猜想１：猜想２：猜想３：①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”．②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量．保证一维碰撞即保证两物体在碰撞前后在同一直线上运动；如何测量物体的质量；（天平）怎样测量物体的速度?三、设计方案设计实验需要考虑的问题气垫摆球小车平抛下一页•探究方案一:气垫导轨、光电门挡光板的宽度设为L．穿过后所用时间为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．气垫摆球小车平抛下一页•探究方案二：摆球、量角器(或传感器)由于角度的测量有困难，适于定性研究气垫摆球小车平抛下一页•探究方案三：打点计时器、小车由于只有一个打点计时器，适于研究完全非弹性碰撞气垫摆球小车平抛下一页•探究方案四：斜槽小球平抛装置复写纸本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度.气垫摆球小车平抛下一页注意事项：5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；3、实验中不需要测量时间，也不需要测量桌面的高度；4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1m2);1、斜槽末端的切线要水平；2、从同一高度释放小球；OPMN气垫摆球小车平抛下一页进行实验收集数据实验装置应怎么组装？实验的程序,即实验步骤是什么？怎样进行实验数据的采集、分析与处理？怎样设计数据表格?对比、探究、验证实验中，如何设计一个直观、方便的表格也是成功的关键所在。碰撞前碰撞后质量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1’=V2’=mvm1v1+m2v2=M1v’1+m2v’2=mv2m1v12+m2v22=M1v’12+m2v’22=v/m1212vvmm1212v'v'mm实验记录及分析(非弹性碰撞)44449036碰撞前碰撞后质量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm1212v'v'mm实验记录及分析(a-2)4422904.59碰撞前碰撞后质量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm1212v'v'mm实验记录及分析(轻物体撞重物体)224460-24碰撞前碰撞后质量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm1212v'v'mm实验记录及分析(原来静止的物体之间相互作用)4422002-4碰撞前碰撞后质量m1=m2=m1=m2=速度V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm1212v'v'mm实验记录及分析(碰后两物体连在一起)44229066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。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).