实验--探究碰撞中的不变量.ppt

碰撞 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 生活中的各种碰撞现象 实验 探究碰撞中的不变量 探究目标 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 大量事实表明 A B两物体碰撞后 速度发生了变化 当改变A B两物体的质量时 速度变化的情况也有所不同 那么 碰撞前后存在什么不变量呢 最简单的碰撞情形 A B两物体碰撞前后沿同一条直线运动 即一维碰撞 碰撞前后速度V的变化和物体的质量m的关系 可以做如下猜测 猜想 实验思路 1 建立模型 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 且方向同向为正 反向为负 2 用天平测量物体的质量 3 怎样测量两个物体在碰撞前后的速度 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 一光电门测速原理 测速原理1 光电门测速 测出滑块经过光电门的时间t 则滑块匀速运动的速度为v L t 参考案例二摆球测速原理 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 单摆测速 设摆绳长为L 测出摆角 和 机械能守恒可得速度为 测速原理2 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 打点计时器测速 测出相邻计数点间的距离 X 可得速度为 v X t 测速原理3 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 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 XOP t 为防止碰撞中A球反弹 有mA mB 落点确定 测速原理4 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 能正确判断小球碰撞前后的落点 m1 m2 1 斜槽末端的切线要水平 2 从同一高度释放小球 天平 刻度尺 重垂线 平抛测速的其他方案 测速原理4 碰撞可能有很多情形 1 两个质量相同的物体相碰撞 两个质量相差悬殊的物体相碰撞 2 两个速度大小相同 方向相反的物体相碰撞 一个运动物体与一个静止物体相碰撞 3 碰撞时可能中间通过弹簧接触 碰后分开 碰后也可能粘在一起不再分开 寻找的不变量 必须在各种碰撞的情况下都不改变 实验分析 实验分析 实验分析 实验分析 实验结果 实验探究表明 A B两物体碰撞前后的不变量为 1 在探究碰撞中的不变量的实验时 需要测量的物理量有 A 入射小球和被碰小球的质量B 入射小球和被碰小球的直径C 斜槽轨道的末端距地面的高度D 入射球滚下到抛出时的高度差E 入射球末碰撞时飞出的水平距离F 入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离 ABEF 课堂练习 2 如图所示 在 探究碰撞中的不变量 实验中 P为入射球A未与被碰球B碰撞时的落点 M为它与B球碰后的落点 N为B球的落点 这个实验对小球质量MA和MB的要求是MA MB 填 或 为了能用OP长度表示球A的初速度 OM和O N长度分别表示球A和球B的末速度 则必须做到 用图中标出的符号和测出的数据列出不变量的表达式为 并讨论 三个落地点距O点的距离OM OP ON与实验所