第16章 第1节探究碰撞中的不变量 课件共34张PPT
文档属性
| 名称 | 第16章 第1节探究碰撞中的不变量 课件共34张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 507.5KB | ||
| 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 | 2019-06-10 08:36:06 | ||
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文档简介
课件34张PPT。▲温故知新实验现象：小球总能回到等高位置实验分析：小球好像“记得”自己起始高度在物理学中，我们把这一事实说成是“有某一量是守恒的”——“能量”生活中的各种碰撞现象微观粒子相互作用 思考与猜想1.这些天壤之别的运动，是否遵循相同的物理规律？2.碰撞现象会不会有什么物理量保持不变？第十六章 动量守恒定律§1.实验：探究碰撞中的不变量教学目标（一）知识与技能
1、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方法．
3、掌握实验数据处理的方法．
（二）过程与方法
1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
（三）情感、态度与价值观
1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
★教学重点
碰撞中的不变量的探究
★教学难点
实验数据的处理．
★教学方法
教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等一、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▲实验的基本思路1.一维碰撞两物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动且方向与假定正方向同向为正，反向为负。思考与猜想与物体运动有关的物理量有哪些呢？碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？ 质量与速度二、我们的猜想猜想１：猜想２：猜想３：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；且方向与假定正方向同向为正，反向为负
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 测速原理1实验案例 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．
(3)不同碰撞情况的实现：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．计时器测出的滑块经过光电门的时间．1.单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得速度为：测速原理2方案二：利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞2.不同碰撞情况的实现：用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失实验步骤
用天平测出辆小车的质量（包括撞针或橡皮泥）
固定打点计时器，连好电路。
平衡摩擦力
做实验
改变质量，重做实验
数据记录与处理：方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞．测速原理3方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞．(1)质量的测量：用天平测量． 频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为⊿t，可得速度为v A=XA/⊿t测速原理4方案四：频闪照片斜槽（末端水平）天平、刻度尺、重垂线方案五：利用平抛运动平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为⊿t，可得速度为v =X水/⊿t为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB落点确定：测速原理5方案五：利用平抛运动仪器：小球、天平、刻度尺、重垂线、斜槽注意：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、为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB1、斜槽末端的切线要水平；2、每次实验从同一高度释放小球 ；方案五：利用平抛运动平抛测速的其他方案测速原理5四、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。 操作过程不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：(1)用天平测相关质量；
(2)安装实验装置；(3)使物体发生碰撞；(4)测量或读出相关物理量，计算有关速度；
(5)改变碰撞条件，重复步骤(3)、(4)；
(6)整理器材，结束实验；(7)进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量．注意事项(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．误差分析(1)碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞． (2)碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影响是带来误差的又
一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免碰撞时除相互作
用力外的其他力影响物体速度．5．实验结论通过实验数据分析可得 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，即在碰撞过程中不变量为 mv. 【例题】图 16－1－1 研究的是碰撞过程，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．图 16－1－1 (1)除研究打点计时器打下的纸带外，还需要测量的量是
____________________________________________________．
(2)如果打点计时器的电源周期为 T，碰撞前 6 个点之间的
距离为 s1，碰撞后 6 个点之间的距离为 s2，则碰撞前 A 的速度
为__________，碰撞后 A、B 的速度为__________．
(3)本实验测速度的过程中引进的误差来源是_________________________________________________________________. 答案：见解析 1．(河源 2012 届高三质检)我们可以用带竖直挡板 C、D 的
气垫导轨以及滑块 A、B 来做探究碰撞中的不变量的实验，实
验装置如图 16－1－2 所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验
步骤如下：图 16－1－2a．用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、mB；
b．调整气垫导轨，使导轨处于水平；c．在滑块 A、滑块 B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d．用刻度尺测出滑块 A 的左端至板 C 的距离 L1. e．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A、B 运动时
间的计时器开始工作．当滑块 A、B 分别碰撞挡板 C、D 时停止
计时，记下滑块 A、B 分别到达挡板 C、D 的运动时间 t1 和 t2.(1)实验中还应测量的物理量是________________________________.滑块 B 的右端至 D 板的 (2)利用上述测量的实验数据，验证作用前后质量与速度乘
质量与速度的积在误差允许范围内相等，但大小并不完全相等，
产生误差的原因_________________________．
距离 L2阻力或气垫导轨不水平等积的表达式是_____________，由此公式算得的A、B两滑块的 2．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实
验：在小车 A 的前端黏有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动，
然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并黏合成一体，继续做匀速直线
运动．他设计的具体装置如图 16－1－5 所示．在小车 A 后连着纸带，
电磁打点计时器电源频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩
擦力．图 16－1－5 (1)若已得到打点纸带如图 16－1－6 所示，并将测得的各
计数点间距离标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选____
段来计算 A 的碰前速度，应选____段来计算 A 和 B 碰后的共同速度．(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)BCDE 图 16－1－6
(2)已测得小车 A 的质量 mA＝0.40 kg，小车 B 的质量 mB＝
0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前 mAvA＋mBvB＝____ kg·m/s；碰后 mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s.0.420.417 解析：(1)小车 A 碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是
间距均匀的，故计算小车碰前速度应选 BC 段；CD 段上所打出的点
由稀变密，可见在 CD 段 A、B 两小车相互碰撞，A、B 碰撞后一起做
匀速直线运动，所打出的点又是间距均匀的，故应选 DE 段计算碰后
的速度．
1、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方法．
3、掌握实验数据处理的方法．
（二）过程与方法
1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
（三）情感、态度与价值观
1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
★教学重点
碰撞中的不变量的探究
★教学难点
实验数据的处理．
★教学方法
教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等一、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▲实验的基本思路1.一维碰撞两物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动且方向与假定正方向同向为正，反向为负。思考与猜想与物体运动有关的物理量有哪些呢？碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？ 质量与速度二、我们的猜想猜想１：猜想２：猜想３：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；且方向与假定正方向同向为正，反向为负
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 测速原理1实验案例 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．
(3)不同碰撞情况的实现：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．计时器测出的滑块经过光电门的时间．1.单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得速度为：测速原理2方案二：利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞2.不同碰撞情况的实现：用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失实验步骤
用天平测出辆小车的质量（包括撞针或橡皮泥）
固定打点计时器，连好电路。
平衡摩擦力
做实验
改变质量，重做实验
数据记录与处理：方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞．测速原理3方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞．(1)质量的测量：用天平测量． 频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为⊿t，可得速度为v A=XA/⊿t测速原理4方案四：频闪照片斜槽（末端水平）天平、刻度尺、重垂线方案五：利用平抛运动平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为⊿t，可得速度为v =X水/⊿t为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB落点确定：测速原理5方案五：利用平抛运动仪器：小球、天平、刻度尺、重垂线、斜槽注意：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、为防止碰撞中A球反弹，有mA＞mB1、斜槽末端的切线要水平；2、每次实验从同一高度释放小球 ；方案五：利用平抛运动平抛测速的其他方案测速原理5四、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。 操作过程不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：(1)用天平测相关质量；
(2)安装实验装置；(3)使物体发生碰撞；(4)测量或读出相关物理量，计算有关速度；
(5)改变碰撞条件，重复步骤(3)、(4)；
(6)整理器材，结束实验；(7)进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量．注意事项(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．误差分析(1)碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞． (2)碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影响是带来误差的又
一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免碰撞时除相互作
用力外的其他力影响物体速度．5．实验结论通过实验数据分析可得 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，即在碰撞过程中不变量为 mv. 【例题】图 16－1－1 研究的是碰撞过程，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．图 16－1－1 (1)除研究打点计时器打下的纸带外，还需要测量的量是
____________________________________________________．
(2)如果打点计时器的电源周期为 T，碰撞前 6 个点之间的
距离为 s1，碰撞后 6 个点之间的距离为 s2，则碰撞前 A 的速度
为__________，碰撞后 A、B 的速度为__________．
(3)本实验测速度的过程中引进的误差来源是_________________________________________________________________. 答案：见解析 1．(河源 2012 届高三质检)我们可以用带竖直挡板 C、D 的
气垫导轨以及滑块 A、B 来做探究碰撞中的不变量的实验，实
验装置如图 16－1－2 所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验
步骤如下：图 16－1－2a．用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、mB；
b．调整气垫导轨，使导轨处于水平；c．在滑块 A、滑块 B 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；d．用刻度尺测出滑块 A 的左端至板 C 的距离 L1. e．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块 A、B 运动时
间的计时器开始工作．当滑块 A、B 分别碰撞挡板 C、D 时停止
计时，记下滑块 A、B 分别到达挡板 C、D 的运动时间 t1 和 t2.(1)实验中还应测量的物理量是________________________________.滑块 B 的右端至 D 板的 (2)利用上述测量的实验数据，验证作用前后质量与速度乘
质量与速度的积在误差允许范围内相等，但大小并不完全相等，
产生误差的原因_________________________．
距离 L2阻力或气垫导轨不水平等积的表达式是_____________，由此公式算得的A、B两滑块的 2．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实
验：在小车 A 的前端黏有橡皮泥，推动小车 A 使之做匀速直线运动，
然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并黏合成一体，继续做匀速直线
运动．他设计的具体装置如图 16－1－5 所示．在小车 A 后连着纸带，
电磁打点计时器电源频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩
擦力．图 16－1－5 (1)若已得到打点纸带如图 16－1－6 所示，并将测得的各
计数点间距离标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选____
段来计算 A 的碰前速度，应选____段来计算 A 和 B 碰后的共同速度．(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)BCDE 图 16－1－6
(2)已测得小车 A 的质量 mA＝0.40 kg，小车 B 的质量 mB＝
0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前 mAvA＋mBvB＝____ kg·m/s；碰后 mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s.0.420.417 解析：(1)小车 A 碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是
间距均匀的，故计算小车碰前速度应选 BC 段；CD 段上所打出的点
由稀变密，可见在 CD 段 A、B 两小车相互碰撞，A、B 碰撞后一起做
匀速直线运动，所打出的点又是间距均匀的，故应选 DE 段计算碰后
的速度．