2017届必考3-5动量新课课件16.1实验探究碰撞中的不变量 （共26张PPT）
文档属性
| 名称 | 2017届必考3-5动量新课课件16.1实验探究碰撞中的不变量 （共26张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-11-25 13:05:25 | ||
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文档简介
课件26张PPT。§ 1 实验：探究碰撞中的不变量1. 猜想两个物体碰撞前后哪些物理量保持不变。
2. 讨论实验的基本思路。
3. 尝试设计实验方案，知道实验需要测量的物理量和所需器材。
4. 根据不同的实验方案设计实验记录表，收集并正确记录数据。
5. 分析实验数据，得出实验结论。 打台球是同学们校外活动中非常喜欢的游戏，本节课首先通过视频《打台球》展示了各种花式台球的打法，令人眼花缭乱，能吸引学生的眼球，引起学生探究物体间碰撞规律的兴趣，由此导入新课。
本节课是一节实验探究课，目的是要让学生掌握探究问题的基本思路，实验数据的处理方法。首先说明问题探究的必要性和探究的目的，鼓励学生根据实验目的提出探究的不同方案。根据实验方案明确实验过程中需要记录的数据，设计表格，记录数据。碰撞有各种不同的方式，要达到一个共性的规律，各种碰撞都应该涉及。但斜碰又不好操作，所以本实验只研究了一维碰撞的各种情况：不同质量的物体间的碰撞；不同能量损耗的碰撞。使同学们有一个对动量守恒定律有一个初步的印象。
实验数据的处理方法是实验的一个重要目的，在最后设计了一个典例探究，考查、训练学生的数据处理能力。台球的各种花式打法 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，
两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。两个物体的
质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。
那么，碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？一、探究碰撞中的不变量 一维碰撞：碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。 3. 各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞1. 质量的测量：用天平测量。 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。2. 速度的测量： ，式中 Δx 为滑块上挡光片的宽度， Δt 为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间。气垫导轨方案二：摆球测速原理 如图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。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。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。方案三：打点计时器测速原理 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（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 二、猜想碰撞中的不变量 两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？也就是说，关系式
m1?1 + m2?2 = m1?1′ + m2?2′ 是否成立？ 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量？也就是说，关系式
m1?12 + m2?22 = m1?1′2 + m2?2′2 是否成立？还是有其他的可能？ 也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？也就是说，关系式
是否 成立？方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 ( 两个 )、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
方案三：光滑长木板、打点计时器、电源、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。实验器材不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：
1. 用天平称量相关物体的质量；
2. 安装实验器材；
3. 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；
5. 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，找出碰撞中的不变量；
7. 整理器材，结束实验。实验步骤1．实验数据的处理实验数据的处理和实验结论 为了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，然后探究不变量。实验记录及分析 a ─ 1（质量相等的两物体的碰撞）实验记录及分析 a ─ 2（改变被碰物的质量）实验记录及分析 a ─ 3（改变碰撞物的质量和速度）实验记录及分析 b（两物体开始都静止，相互作用后分开）实验记录及分析 c（两物体碰撞后粘在一起运动） 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
m1?1＋m2?2＝m1?1′＋m2?2′2. 实验结论1．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞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。
4．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。注意事项某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不变量。实验仪器如图所示实验过程：
(1) 调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作；
(2) 在滑块 1 上装上挡光片并测出其长度 L；
(3) 在滑块 2 的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)；
(4) 用天平测出滑块 1 和滑块 2 的质量 m1、m2； (5) 把滑块 1 和滑块 2 放在气垫导轨上，让滑块 2 处于静止状态 (?2 ＝ 0 )，用滑块 1 以初速度 ?1 与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块 1 的挡光片碰前通过光电门的遮光时间 t1 和碰后通过光电门的遮光时间 t2；
(6) 先根据 计算滑块 1 碰撞前的速度 ?1 及碰后两者的共
同速度?；再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较大小。请完成以上表格。实验数据：m1＝ 0.324 kg m2＝ 0.181 kg L＝1.00×10－3 m
速度单位：m/s0.09400.0930.1380.1360测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等造成误差【答案】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)
2. 讨论实验的基本思路。
3. 尝试设计实验方案，知道实验需要测量的物理量和所需器材。
4. 根据不同的实验方案设计实验记录表，收集并正确记录数据。
5. 分析实验数据，得出实验结论。 打台球是同学们校外活动中非常喜欢的游戏，本节课首先通过视频《打台球》展示了各种花式台球的打法，令人眼花缭乱，能吸引学生的眼球，引起学生探究物体间碰撞规律的兴趣，由此导入新课。
本节课是一节实验探究课，目的是要让学生掌握探究问题的基本思路，实验数据的处理方法。首先说明问题探究的必要性和探究的目的，鼓励学生根据实验目的提出探究的不同方案。根据实验方案明确实验过程中需要记录的数据，设计表格，记录数据。碰撞有各种不同的方式，要达到一个共性的规律，各种碰撞都应该涉及。但斜碰又不好操作，所以本实验只研究了一维碰撞的各种情况：不同质量的物体间的碰撞；不同能量损耗的碰撞。使同学们有一个对动量守恒定律有一个初步的印象。
实验数据的处理方法是实验的一个重要目的，在最后设计了一个典例探究，考查、训练学生的数据处理能力。台球的各种花式打法 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，
两个物体发生碰撞后，速度都发生变化。两个物体的
质量比例不同时，它们的速度变化也不一样。
那么，碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？一、探究碰撞中的不变量 一维碰撞：碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。 3. 各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞1. 质量的测量：用天平测量。 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。2. 速度的测量： ，式中 Δx 为滑块上挡光片的宽度， Δt 为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间。气垫导轨方案二：摆球测速原理 如图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。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。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。方案三：打点计时器测速原理 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（如下图所示）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 二、猜想碰撞中的不变量 两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？也就是说，关系式
m1?1 + m2?2 = m1?1′ + m2?2′ 是否成立？ 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量？也就是说，关系式
m1?12 + m2?22 = m1?1′2 + m2?2′2 是否成立？还是有其他的可能？ 也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？也就是说，关系式
是否 成立？方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 ( 两个 )、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
方案三：光滑长木板、打点计时器、电源、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。实验器材不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：
1. 用天平称量相关物体的质量；
2. 安装实验器材；
3. 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；
5. 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，找出碰撞中的不变量；
7. 整理器材，结束实验。实验步骤1．实验数据的处理实验数据的处理和实验结论 为了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，然后探究不变量。实验记录及分析 a ─ 1（质量相等的两物体的碰撞）实验记录及分析 a ─ 2（改变被碰物的质量）实验记录及分析 a ─ 3（改变碰撞物的质量和速度）实验记录及分析 b（两物体开始都静止，相互作用后分开）实验记录及分析 c（两物体碰撞后粘在一起运动） 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
m1?1＋m2?2＝m1?1′＋m2?2′2. 实验结论1．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞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。
4．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。注意事项某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不变量。实验仪器如图所示实验过程：
(1) 调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作；
(2) 在滑块 1 上装上挡光片并测出其长度 L；
(3) 在滑块 2 的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)；
(4) 用天平测出滑块 1 和滑块 2 的质量 m1、m2； (5) 把滑块 1 和滑块 2 放在气垫导轨上，让滑块 2 处于静止状态 (?2 ＝ 0 )，用滑块 1 以初速度 ?1 与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块 1 的挡光片碰前通过光电门的遮光时间 t1 和碰后通过光电门的遮光时间 t2；
(6) 先根据 计算滑块 1 碰撞前的速度 ?1 及碰后两者的共
同速度?；再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较大小。请完成以上表格。实验数据：m1＝ 0.324 kg m2＝ 0.181 kg L＝1.00×10－3 m
速度单位：m/s0.09400.0930.1380.1360测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等造成误差【答案】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)