探究碰撞中的不變量;

1、16.1探究碰撞中不變的量,作課人：韓換霞 課 型：新授課,溫故知新,實驗現(xiàn)象：小球總能回到等高位置,實驗分析：小球好像“記得”自己起始高度,在物理學中，我們把這一事實說成是“有某一量是守恒的”,“能量”,生活中的各種碰撞現(xiàn)象,思考與猜想,1.這些天壤之別的運動，是否遵循相同的物理規(guī)律？,2.碰撞現(xiàn)象會不會有什么物理量保持不變？,一、觀察實驗、提出問題,思考：碰撞前后會不會有什么物理量保持不變？ 可能存在什么樣的數(shù)學關系式,實驗的基本思路,1.一維碰撞,兩物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿這條直線運動且方向與假定正方向同向為正，反向為負。,思考與猜想,與物體運動有關的物理量有哪些呢？碰撞前后

2、會不會有什么物理量保持不變？,質量與速度,二、我們的猜想,猜想：,猜想：,猜想：,保證一維碰撞 即保證兩物體在碰撞前后在同一直線上運動；且方向與假定正方向同向為正，反向為負 如何測量物體的質量；（天平） 怎樣測量物體的速度?,三、設計方案,設計實驗需要考慮的問題,測速原理1,實驗案例 方案一：利用氣墊導軌實現(xiàn)一維碰撞,(1)質量的測量：用天平測量,(3)不同碰撞情況的實現(xiàn)：利用彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設計各種類型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質量,計時器,測出的滑塊經過光電門的時間,1.單擺測速：設擺繩長為l，測出擺角和，機械能守恒可得速度為：,測速原理2,方

3、案二：利用等長懸線懸掛等大的小球實現(xiàn)一維碰撞,2.不同碰撞情況的實現(xiàn)：用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失,實驗步驟 用天平測出輛小車的質量（包括撞針或橡皮泥） 固定打點計時器，連好電路。 平衡摩擦力 做實驗 改變質量，重做實驗 數(shù)據(jù)記錄與處理：,方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實現(xiàn)一維碰撞,測速原理3,方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實現(xiàn)一維碰撞,(1)質量的測量：用天平測量,斜槽（末端水平）,天平、刻度尺、重垂線,方案四：利用平拋運動,平拋測速：測出碰撞前后各球落點到o間的距離xop、xom、xon，各球空中運動時間均相同，設為t，可得速度為,v =x水/t,為防

4、止碰撞中a球反彈，有mamb,落點確定：,方案四：利用平拋運動,儀器：小球、天平、刻度尺、重垂線、斜槽,注意：,5、用正確的方法從落點的痕跡找出落點的位置；,3、實驗中不需要測量時間，也不需要測量桌面的高度；,4、為防止碰撞中a球反彈，有mamb,1、斜槽末端的切線要水平；,2、每次實驗從同一高度釋放小球 ；,方案四：利用平拋運動,平拋測速的其他方案,測速原理5,四、進行實驗 收集數(shù)據(jù),實驗裝置應怎么組裝？ 實驗的程序,即實驗步驟是什么？ 怎樣進行實驗數(shù)據(jù)的采集、分析與處理？ 怎樣設計數(shù)據(jù)表格? 對比、探究、驗證實驗中，如何設計一個直觀、方便的表格也是成功的關鍵所在。,操作過程,不論采用哪種方

5、案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，,參考步驟如下：,(1)用天平測相關質量； (2)安裝實驗裝置；,(3)使物體發(fā)生碰撞；,(4)測量或讀出相關物理量，計算有關速度； (5)改變碰撞條件，重復步驟(3)、(4)； (6)整理器材，結束實驗；,(7)進行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，找出碰撞中的守恒量,注意事項,(1)保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同,一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動,(2)若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時注意利用水,平儀確保導軌水平,(3)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應在同一水平 線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應在 同一豎直面內,

6、(4)碰撞有很多情形我們尋找的不變量必須在各種碰撞情,況下都不改變才符合要求,誤差分析,(1)碰撞是否為一維碰撞，是產生誤差的一個原因，設計實,驗方案時應保證碰撞為一維碰撞,(2)碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影響是帶來誤差的又 一個原因，實驗中要合理控制實驗條件，避免碰撞時除相互作 用力外的其他力影響物體速度,5實驗結論,通過實驗數(shù)據(jù)分析可得 m1v1m2v2m1v1m2v2，即,在碰撞過程中不變量為 mv.,【例題】圖 1611 研究的是碰撞過程，將打點計時器固 定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后 面讓小車 a 運動，小車 b 靜止在兩小車的碰撞端分別裝上 撞針和橡皮

7、泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成 一體,圖 1611,(1)除研究打點計時器打下的紙帶外，還需要測量的量是 _ (2)如果打點計時器的電源周期為 t，碰撞前 6 個點之間的 距離為 s1，碰撞后 6 個點之間的距離為 s2，則碰撞前 a 的速度 為_，碰撞后 a、b 的速度為_ (3)本實驗測速度的過程中引進的誤差來源是_,_.,答案：見解析,1(河源 2012 屆高三質檢)我們可以用帶豎直擋板 c、d 的 氣墊導軌以及滑塊 a、b 來做探究碰撞中的不變量的實驗，實 驗裝置如圖 1612 所示(彈簧的長度忽略不計)，采用的實驗 步驟如下：,圖 1612,a用天平分別測出滑塊 a、b

8、 的質量 ma、mb； b調整氣墊導軌，使導軌處于水平；,c在滑塊 a、滑塊 b 間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動,卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導軌上；,d用刻度尺測出滑塊 a 的左端至板 c 的距離 l1.,e按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊 a、b 運動時 間的計時器開始工作當滑塊 a、b 分別碰撞擋板 c、d 時停止 計時，記下滑塊 a、b 分別到達擋板 c、d 的運動時間 t1 和 t2.,(1)實驗中還應測量的物理量是_,_.,滑塊 b 的右端至 d 板的,(2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證作用前后質量與速度乘 質量與速度的積在誤差允許范圍內相等，但大小并不完全相等， 產生誤差的原因

9、_,距離 l2,阻力或氣墊導軌不水平等,積的表達式是_，由此公式算得的a、b兩滑塊的,2某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實 驗：在小車 a 的前端黏有橡皮泥，推動小車 a 使之做勻速直線運動， 然后與原來靜止在前方的小車 b 相碰并黏合成一體，繼續(xù)做勻速直線 運動他設計的具體裝置如圖 1615 所示在小車 a 后連著紙帶， 電磁打點計時器電源頻率為 50 hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩 擦力,圖 1615,(1)若已得到打點紙帶如圖 1616 所示，并將測得的各 計數(shù)點間距離標在圖上，a 為運動起始的第一點，則應選_ 段來計算 a 的碰前速度，應選_段來計算 a 和 b 碰后的共同,速度(填“ab”、“bc”、“cd”或“de”),bc,de,圖 1616 (2)已測得小車 a 的質量 ma0.40 kg，小車 b 的質量 mb 0.20 kg，由以上測量結果可得：碰前 mavambvb_ kgm/s；,碰后 mavambvb_kgm/s.,0.