碰撞中的不变量.ppt

1 探究碰撞中的不变量 1 实验 探究碰撞中的不变量 知识目标 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 重点 难点 1 碰撞中的不变量的探究 2 实验数据的处理 名人名言 这些看起来天壤之别的运动 遵从着一条相同的科学规律 动量守恒定律 想像远比知识重要 知识有涯 而想像能环抱整个世界 爱因斯坦 生活实例 如mA mB 碰后A球静止 B球摆角 这说明A B两球碰后交换了速度 如mA mB 碰后A B两球一起向右摆动 如mA mB 碰后A球反弹 B球向右摆动 以上现象说明当A B两球的质量关系发生变化时 速度变化的情况也不同 牛顿摆球 两个物体发生碰撞后 速度都发生变化 两个物体的质量比例不同时 它们的速度变化也不一样 提出问题 碰撞前后会不会有什么物理量保持不变 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 描述物体的运动的物理量 质量速度加速度位移 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 猜想 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 碰撞前后速度方向可能相同 也可能不同 1 速度的取值 与规定正方向同向取正值 与规定正方向反向取负值 如何测量物体的质量 天平 怎样测量物体的速度 设计实验方案 设计实验需要考虑的问题 参考案例一 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 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 参考案例二 打点计时器测速 测出相邻计数点间的距离 x 可得速度为 参考案例三 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 参考案例四 平抛测速的其他方案 测速原理5 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 说明 1 斜槽末端的切线要水平 2 从同一高度释放小球 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 数据处理 实验猜想 实验分析 实验分析 实验分析 实验分析 实验分析 实验探究表明 A B两物体碰撞前后的不变量为 我们的收获是什么 猜想设计方案 实验验证 一般推广 观察现象提出问题 小结 1 重点不是公式 而是体会在追寻碰撞中的守恒量所运用的科学研究方法 2 体会追寻守恒量的可行性 总结规律 探究过程 1 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验 在小车A的前端粘有橡皮泥 推动小车A使之做匀速运动 然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体 继续做匀速运动 他设计的装置如图所示 在小车A后连着纸带 电磁打点计时器电源频率为50Hz 长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力 1 若已得到打点纸带如图所示 并测得各计数点间距标在图上 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 以上两格填 AB 或 BC 或 CD 或 DE 2 已测得小车A的质量m1 0 40kg 小车B的质量m2 0 20kg 由以上测量结果可得碰前它们的质量与速度的成绩之和为 kg m s 碰后它们的质量与速度的成绩之和为 kg m s BC DE 0 420 0 417 课堂练习 2 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 3 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与实验所用的小球质量是否有关 斜槽末端点的切线水平 两球球心碰前处于等高点 即发生对心正碰 mAOP mAOM mBO N OP与小球的质量无关 OM和ON与小球的质量有关 课堂练习 4 用如图所示的装置进行探究碰撞中的不变量的实验 1 先测出滑块A和B的质量M和m及滑块与桌面的动摩擦因数 查出当地的重力加速度g 2 用细线将滑块A和B连接 使A和B间的弹簧处于压缩状态 滑块B紧靠在桌边缘 3 剪断细线 测出滑块B做平