16．1《实验：探究碰撞中的不变量》

(共22张PPT)
第十六章 动量守恒定律
第1节 实验：探究碰撞中的不变量（1学时）
教材分析
教学目标：
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．
引入思路：碰撞是常见的现象，以宏观、微观现象为例，从生产、生活中的现象（包括实验现象）中提出研究的问题----碰撞前后是否有什么物理量保持不变？引导学生从现象出发去发现隐藏在现象背后的自然规律。
台球由于两球碰撞而改变运动状态
（不同号的台球运动状态不同）
两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接
P2演示
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与B碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。换为质量相差较多的两个小球，重做以上实验
通过演示实验的结果看出，两物体碰后质量虽然没有改变，但运动状态改变的程度与物体质量的大小有关。让学生通过观察现象猜想碰撞前后可能的“不变量”。
1.1一维碰撞
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．
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mA1．实验探究的基本思路
结论：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．
P2课文，描述思路
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？
m1 v1 + m2v2 = m1 v1’ + m2 v2’ ？
或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？
m1 v12 + m2v2 = m1 v1’2 + m2 v2’2 ？
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？
？
……
指明了探究的方向和实验的目的
制定计划与设计实验：P4～P5参考案例：给学生一定的设计空间
1．2 追寻不变量
2．实验条件的保证、实验数据的测量
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．
测量物体的速度可以有哪些方法？
参考案例―――一光电门测速原理
如图所示，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．
参考案例二―一―摆球测速原理
实验装置如图所示。
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。
参考案例三――一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（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况
参考案例四――一平抛测速原理
实验装置如图所示。
把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，通过测量桌高和水平位移，可以算出抛出时的初速度。
3．实验方案一：
3．1 用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）
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
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= 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)
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).
作业：“问题与练习”1、2题