物理：16.1《實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中不變量》課件(新人教版選修3-5)

1、 第十六章第十六章 動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律1 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量【知識(shí)目標(biāo)】【知識(shí)目標(biāo)】 1、明確探究碰撞中的不變量的基本、明確探究碰撞中的不變量的基本思路思路 2、掌握同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物、掌握同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前后的速度的測(cè)量方法體碰撞前后的速度的測(cè)量方法 3、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法【重點(diǎn)、難點(diǎn)】【重點(diǎn)、難點(diǎn)】 1、碰撞中的不變量的探究；、碰撞中的不變量的探究； 2、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理 微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀態(tài)，甚至使得一種粒子轉(zhuǎn)化為其他粒子態(tài)，甚至使得一種粒子轉(zhuǎn)化

2、為其他粒子 碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)中常見(jiàn)的碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后，速度都一種現(xiàn)象，兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后，速度都發(fā)生變化發(fā)生變化 兩個(gè)物體的質(zhì)量比例不同時(shí)，它們的兩個(gè)物體的質(zhì)量比例不同時(shí)，它們的速度變化也不一樣速度變化也不一樣 物理學(xué)中研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量具物理學(xué)中研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究碰有特別重要的意義，本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究碰撞過(guò)程中的什么物理量保持不變撞過(guò)程中的什么物理量保持不變(守恒守恒) 1、一維碰撞、一維碰撞 我們只研究最簡(jiǎn)單的情況我們只研究最簡(jiǎn)單的情況兩個(gè)物兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同體碰撞前沿同一

3、直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)一直線運(yùn)動(dòng) 這種碰撞叫做一維碰撞這種碰撞叫做一維碰撞 如圖所示，如圖所示，A、B是懸掛起是懸掛起來(lái)的鋼球，把小球來(lái)的鋼球，把小球A拉起使其懸拉起使其懸線與豎直線夾一角度線與豎直線夾一角度a，放開(kāi)后，放開(kāi)后A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與B球發(fā)生碰球發(fā)生碰撞，碰后撞，碰后B球擺幅為球擺幅為角角 如兩球的質(zhì)量如兩球的質(zhì)量mA=mB，碰后，碰后A球靜止，球靜止，B球擺球擺角角=，這說(shuō)明，這說(shuō)明A、B兩球碰后交換了速度；兩球碰后交換了速度； 如果如果mAmB，碰后，碰后A、B兩球一起向右擺動(dòng)；兩球一起向右擺動(dòng)； 如果如果mAmB，碰后，碰后A球反彈、球反彈、B球向右擺

4、動(dòng)球向右擺動(dòng) 以上現(xiàn)象說(shuō)明以上現(xiàn)象說(shuō)明A、B兩球碰撞后，速度發(fā)生了兩球碰撞后，速度發(fā)生了變化，當(dāng)變化，當(dāng)A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，速度兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，速度變化的情況也不同變化的情況也不同 2追尋不變量追尋不變量 在一維碰撞的情況下與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)在一維碰撞的情況下與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的量只有物體的質(zhì)量和物體的速度的量只有物體的質(zhì)量和物體的速度 設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1、m2，碰，碰撞前它們速度分別為撞前它們速度分別為v1、v2，碰撞后的速度，碰撞后的速度分別為分別為v1、v2 規(guī)定某一速度方向?yàn)檎?guī)定某一速度方向?yàn)檎?碰撞前后速度的變化和物體的質(zhì)量碰撞前后速度的

5、變化和物體的質(zhì)量m的關(guān)系，我們可以做如下猜測(cè)：的關(guān)系，我們可以做如下猜測(cè)：2222112112211221121212121222(1)vvvv(3)mmmm vm vm v m v(2)m vm vmvm vm 碰撞前后物體質(zhì)量不變，但質(zhì)量并不碰撞前后物體質(zhì)量不變，但質(zhì)量并不描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不是我們追尋的描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不是我們追尋的“不不變量變量” 必須在各種碰撞的情況下都不改變的必須在各種碰撞的情況下都不改變的量，才是我們追尋的不變量量，才是我們追尋的不變量 1實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即兩個(gè)物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰兩個(gè)物體在碰撞之前沿同一直線

6、運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿同一直線運(yùn)動(dòng)撞之后還沿同一直線運(yùn)動(dòng); 2用天平測(cè)量物體的質(zhì)量；用天平測(cè)量物體的質(zhì)量； 3測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體在碰撞前后的速測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體在碰撞前后的速度度 速度的測(cè)量：可以充分利用所學(xué)的運(yùn)速度的測(cè)量：可以充分利用所學(xué)的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，如利用勻速運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)，動(dòng)學(xué)知識(shí)，如利用勻速運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)，并借助于斜槽、氣墊導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和并借助于斜槽、氣墊導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶等來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮涂刂茖?shí)驗(yàn)條件紙帶等來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮涂刂茖?shí)驗(yàn)條件 圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設(shè)為定的寬度，設(shè)為L(zhǎng)氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有

7、光控開(kāi)關(guān)，并與計(jì)時(shí)裝置相連，構(gòu)成光電計(jì)時(shí)裝光控開(kāi)關(guān)，并與計(jì)時(shí)裝置相連，構(gòu)成光電計(jì)時(shí)裝置置 當(dāng)擋光板穿入時(shí)，將光擋住開(kāi)始計(jì)時(shí)，穿過(guò)當(dāng)擋光板穿入時(shí)，將光擋住開(kāi)始計(jì)時(shí)，穿過(guò)后不再擋光則停止計(jì)時(shí)，設(shè)記錄的時(shí)間為后不再擋光則停止計(jì)時(shí)，設(shè)記錄的時(shí)間為t，則滑，則滑塊相當(dāng)于在塊相當(dāng)于在L的位移上運(yùn)動(dòng)了時(shí)間的位移上運(yùn)動(dòng)了時(shí)間t，所以滑塊勻，所以滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度速運(yùn)動(dòng)的速度v=L/t碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質(zhì)量質(zhì)量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=M1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=M1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v

8、mm 實(shí)驗(yàn)記錄及分析實(shí)驗(yàn)記錄及分析(非彈性碰撞非彈性碰撞)4 44 44 44 49 90 03 36 6碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質(zhì)量質(zhì)量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實(shí)驗(yàn)記錄及分析實(shí)驗(yàn)記錄及分析(a-2)4 44 42 22 29 90 04 4. .5 59 9碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質(zhì)量質(zhì)量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v

9、22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實(shí)驗(yàn)記錄及分析實(shí)驗(yàn)記錄及分析(輕物體撞重物體輕物體撞重物體)2 22 24 44 46 60 0- -2 24 4碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質(zhì)量質(zhì)量 m1=m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實(shí)驗(yàn)記錄及分析實(shí)驗(yàn)記錄及分析(原來(lái)靜止的物體之間相互作用原來(lái)靜止的物體之間相互作用)4 44 42 22 20 00 02 2-4-4碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后質(zhì)量質(zhì)量 m1=

10、m2=m1=m2=速度速度 V1=V2=V1=V2=mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2=mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22=v/m1212vvmm 1212v v mm 實(shí)驗(yàn)記錄及分析實(shí)驗(yàn)記錄及分析 (碰后兩物體連在一起碰后兩物體連在一起)4 44 42 22 29 90 06 66 6 將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。讓小車讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車運(yùn)動(dòng)，小車B靜止。在兩小車的碰靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩個(gè)小車連接成一體入橡皮泥中，把兩個(gè)小車連接成一體(如上如上圖圖)。通過(guò)紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。通過(guò)紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。 基本思路基本思路(一維碰撞一維碰撞)與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量