第16章 第1节 探究碰撞中的不变量共27张PPT
文档属性
| 名称 | 第16章 第1节 探究碰撞中的不变量共27张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 461.1KB | ||
| 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 | 2019-06-12 08:00:19 | ||
图片预览
文档简介
课件27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”第十六章 动量守恒定律§1.实验：探究碰撞中的不变量一、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同学思考后利用
实物进行演示。▲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：验证动量守恒定律高中物理选修3-5
实验目的(1)验证一维碰撞中的动量守恒定律. (2)探究一维弹性碰撞的特点.实验原理请同学们阅读课本后思考讨论，设计出自己的实验方案并做交流发言。以下是老师提供的几种可供大家参考的实验方案：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-[实验步骤]
1.测质量:用天平测出滑块质量。
2.安装:正确安装好气垫导轨。
3.实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量。②改变滑块的初速度大小和方向)。
4.验证:一维碰撞中的动量守恒。
[数据处理]
1.滑块速度的测量:v= ,式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出,也可直接测量),Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'1.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：频闪照片方案5斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N
实验原理如何确定落点？圆心即为小球平均落点实验器材斜槽复写纸圆规 ________、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线、白
纸、__________、天平、刻度尺、________、铅笔等.
实验过程实验步骤水平水平高度 (1)先用天平测出小钢球的质量 m1、m2.
(2)按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使斜槽的
末端切线________，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调
节实验装置使两小球碰撞时处于同一____________，确保碰撞
后的速度方向水平.(3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放__________.
(4)在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射小球 m1碰撞前球心的竖直投影位置.复写纸 (5) 先 不 放 ____________ ， 让 入 射 小 球 从 斜 槽 上
____________处滚下，重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所
有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点平均位置 P.被碰小球同一高度被碰小球 (6)把____________放在小支柱上，让入射小球从同一高度
滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求出入射小球落点的
平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置 N. (7)过 O、N 在纸上作一直线，取 OO′＝2r，O′就是被碰
小球碰撞时球心的竖直投影位置.(如图 S12-1 所示)
图 S12-1
(8)用刻度尺测出线段 OM、OP、O′N 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入，m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N看等式是否成立.
(9)整理实验器材放回原处.实验分析
注意事项 (1)前提条件：碰撞的两小球应保证“水平”和“正碰”.
(2)斜槽末端必须水平；入射小球每次都必须从斜槽上同一
高度由静止滚下；白纸铺好后不能移动；入射小球的质量应大
于被碰小球的质量，即 m1＞m2，且 r1＝r2＝r.误差分析(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即碰撞是否为一维碰撞.(2)偶然误差：主要来源于质量 m 和平抛的水平距离的测量.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.请各小组的同学选择自己喜欢的实验方案，并领取相关的实验器材。实验完成后进行总结交流讨论，看不同的实验方案得出的结论是否一致，谁的方案更好一些？ 例题．(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两滑块的谢谢！
可能存在什么样的数学关系式同学思考后利用
实物进行演示。▲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：验证动量守恒定律高中物理选修3-5
实验目的(1)验证一维碰撞中的动量守恒定律. (2)探究一维弹性碰撞的特点.实验原理请同学们阅读课本后思考讨论，设计出自己的实验方案并做交流发言。以下是老师提供的几种可供大家参考的实验方案：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-[实验步骤]
1.测质量:用天平测出滑块质量。
2.安装:正确安装好气垫导轨。
3.实验:接通电源,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量。②改变滑块的初速度大小和方向)。
4.验证:一维碰撞中的动量守恒。
[数据处理]
1.滑块速度的测量:v= ,式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出,也可直接测量),Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
2.验证的表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'1.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：频闪照片方案5斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N
实验原理如何确定落点？圆心即为小球平均落点实验器材斜槽复写纸圆规 ________、大小相等质量不同的小钢球两个、重垂线、白
纸、__________、天平、刻度尺、________、铅笔等.
实验过程实验步骤水平水平高度 (1)先用天平测出小钢球的质量 m1、m2.
(2)按要求安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使斜槽的
末端切线________，把被碰小球放在斜槽前边的小支柱上，调
节实验装置使两小球碰撞时处于同一____________，确保碰撞
后的速度方向水平.(3)在地上铺一张白纸，白纸上铺放__________.
(4)在白纸上记下重垂线所指的位置 O，它表示入射小球 m1碰撞前球心的竖直投影位置.复写纸 (5) 先 不 放 ____________ ， 让 入 射 小 球 从 斜 槽 上
____________处滚下，重复 10 次，用圆规画尽可能小的圆把所
有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球不碰撞时的落地点平均位置 P.被碰小球同一高度被碰小球 (6)把____________放在小支柱上，让入射小球从同一高度
滚下，使它们发生正碰，重复 10 次，同理求出入射小球落点的
平均位置 M 和被碰小球落点的平均位置 N. (7)过 O、N 在纸上作一直线，取 OO′＝2r，O′就是被碰
小球碰撞时球心的竖直投影位置.(如图 S12-1 所示)
图 S12-1
(8)用刻度尺测出线段 OM、OP、O′N 的长度，把两小球的质量和相应的水平位移数值代入，m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N看等式是否成立.
(9)整理实验器材放回原处.实验分析
注意事项 (1)前提条件：碰撞的两小球应保证“水平”和“正碰”.
(2)斜槽末端必须水平；入射小球每次都必须从斜槽上同一
高度由静止滚下；白纸铺好后不能移动；入射小球的质量应大
于被碰小球的质量，即 m1＞m2，且 r1＝r2＝r.误差分析(1)系统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即碰撞是否为一维碰撞.(2)偶然误差：主要来源于质量 m 和平抛的水平距离的测量.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.请各小组的同学选择自己喜欢的实验方案，并领取相关的实验器材。实验完成后进行总结交流讨论，看不同的实验方案得出的结论是否一致，谁的方案更好一些？ 例题．(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两滑块的谢谢！