高中物理人教版选修3-5 第16章 16.1实验：探究碰撞中的不变量 上课课件34张PPT
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-5 第16章 16.1实验：探究碰撞中的不变量 上课课件34张PPT |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 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 | 2020-04-16 22:37:52 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
导入新课
火车车厢之间的挂钩
台球碰撞的频闪照片
左右珠子互碰玩具
微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．
观察两球的碰撞
演示
如图所示A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等，使B球静止，拉起A球，放开后A球与B 球碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。
B
A
两个物体碰撞前后的速度会发生变化，物体的质量不同时速度变化的情况也不一样。那么碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？
下面通过实验研究这个问题。
探究
第一节研究碰撞中的不变量
教学目标
1.知识与技能
明确探究碰撞中的不变量的基本思路。
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。
掌握实验数据处理的方法。
2. 过程与方法
体验用实验探究碰撞中的不变量的过程与方法。
通过学生分组实验，亲自参与教学，增强学生的动手能力和实验能力。
3. 情感态度与价值观
增强学生的协作意识。
培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风。
在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力。
教学重难点
重点
探究碰撞中的不变量。
难点
寻找的不变量必须是在不同的碰撞情况
下都不改变，因此要设计一种可行性较大的实验，探究普遍规律 。
本节导航
1、探究的基本思路
2、需要考虑的问题
1、探究的基本思路
（1）一维碰撞
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。这种碰撞叫做一维碰撞。
由碰撞实验课以知道在一维碰撞的情况下与运动有关的物理量只有质量和速度。
那么，碰撞前后那个物理量是不变的？
结论
如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为β角．
两球碰撞实验
如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度；
如果mA>mB，碰后A、B两球一起向右摆动；
如果mA 以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同．
（2）追寻不变量
在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量有那些？
物体的质量————不变，但不描述运动状态。
物体的速度————变，描述运动状态。
物体的速度变化量————速度变化的情况与质量有关。
设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′。
规定某一速度方向为正。
碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：
①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。
②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量。
2、需要考虑的问题
（1）实验条件的保证
①实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动。
②用天平测量物体的质量。
③测量两个物体在碰撞前后的速度。
速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。
实验一
参考案例一中测速原理
气垫导轨
图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L。气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。
当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v=L/t。
实验记录及分析(a-1)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1’= V2’=
mv m1v1+m2v2= M1v′1+m2v′2=
mv2 m1v12+m2v22= M1v’12+m2v’22=
v/m
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析(a-2)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析(a-3)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析(b)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析—(c)
实验三
参考案例三中用小车研究碰撞
用小车研究碰撞
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(如上图)。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
基本思路
(一维碰撞)
与物体运动有关的物理量可能有哪些？（速度、质量）
碰撞前后哪个物理量可能是不变的？
课堂小结
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．这种碰撞叫做一维碰撞．
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).
课堂练习
1．关于惯性，下列说法正确的为（ ）
A物体静止或做匀速运动时具有惯性。
B物体受力做变速运动时有惯性。
C物体受力做变速运动时没有惯性。
D惯性是物体的一种固有属性，在任何时候物体都有惯性。
A
2.如果两辆车厢质量一样，用绳子连接，其中一个车厢中有一人，并拉绳子使两车厢相互靠近。根据什么可判断哪个车厢内有人（绳子质量不计）（ ）
A根据车厢的运动快慢，运动快的有人
B根据车厢的运动快慢，运动慢的有人
C根据绳子哪一头拉力的大小，拉力大的一端车厢有人
D根据绳子哪一头拉力的大小，拉力小的一端车厢有人。
B
导入新课
火车车厢之间的挂钩
台球碰撞的频闪照片
左右珠子互碰玩具
微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．
观察两球的碰撞
演示
如图所示A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等，使B球静止，拉起A球，放开后A球与B 球碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。
B
A
两个物体碰撞前后的速度会发生变化，物体的质量不同时速度变化的情况也不一样。那么碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？
下面通过实验研究这个问题。
探究
第一节研究碰撞中的不变量
教学目标
1.知识与技能
明确探究碰撞中的不变量的基本思路。
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。
掌握实验数据处理的方法。
2. 过程与方法
体验用实验探究碰撞中的不变量的过程与方法。
通过学生分组实验，亲自参与教学，增强学生的动手能力和实验能力。
3. 情感态度与价值观
增强学生的协作意识。
培养学生尊重事实，实事求是的科学研究作风。
在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力。
教学重难点
重点
探究碰撞中的不变量。
难点
寻找的不变量必须是在不同的碰撞情况
下都不改变，因此要设计一种可行性较大的实验，探究普遍规律 。
本节导航
1、探究的基本思路
2、需要考虑的问题
1、探究的基本思路
（1）一维碰撞
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。这种碰撞叫做一维碰撞。
由碰撞实验课以知道在一维碰撞的情况下与运动有关的物理量只有质量和速度。
那么，碰撞前后那个物理量是不变的？
结论
如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为β角．
两球碰撞实验
如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度；
如果mA>mB，碰后A、B两球一起向右摆动；
如果mA
（2）追寻不变量
在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量有那些？
物体的质量————不变，但不描述运动状态。
物体的速度————变，描述运动状态。
物体的速度变化量————速度变化的情况与质量有关。
设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′。
规定某一速度方向为正。
碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：
①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。
②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量。
2、需要考虑的问题
（1）实验条件的保证
①实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动。
②用天平测量物体的质量。
③测量两个物体在碰撞前后的速度。
速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。
实验一
参考案例一中测速原理
气垫导轨
图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L。气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。
当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v=L/t。
实验记录及分析(a-1)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1’= V2’=
mv m1v1+m2v2= M1v′1+m2v′2=
mv2 m1v12+m2v22= M1v’12+m2v’22=
v/m
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析(a-2)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析(a-3)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析(b)
碰撞前 碰撞后
质量 m1= m2= m1= m2=
速度 V1= V2= V1= V2=
mv m1v1+m2v2= m1v1+m2v2=
mv2 m1v12+m2v22= m1v12+m2v22=
v/m
实验记录及分析—(c)
实验三
参考案例三中用小车研究碰撞
用小车研究碰撞
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(如上图)。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
基本思路
(一维碰撞)
与物体运动有关的物理量可能有哪些？（速度、质量）
碰撞前后哪个物理量可能是不变的？
课堂小结
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．这种碰撞叫做一维碰撞．
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).
课堂练习
1．关于惯性，下列说法正确的为（ ）
A物体静止或做匀速运动时具有惯性。
B物体受力做变速运动时有惯性。
C物体受力做变速运动时没有惯性。
D惯性是物体的一种固有属性，在任何时候物体都有惯性。
A
2.如果两辆车厢质量一样，用绳子连接，其中一个车厢中有一人，并拉绳子使两车厢相互靠近。根据什么可判断哪个车厢内有人（绳子质量不计）（ ）
A根据车厢的运动快慢，运动快的有人
B根据车厢的运动快慢，运动慢的有人
C根据绳子哪一头拉力的大小，拉力大的一端车厢有人
D根据绳子哪一头拉力的大小，拉力小的一端车厢有人。
B