16.1《实验：探究碰撞中的不变量》ppt课件

1、一、探究碰撞中的不变量一、探究碰撞中的不变量 一维碰撞：一维碰撞：碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。 3. 各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮各种碰撞情景的实现：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。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。2. 速度的测量：速度的测量：v x /t ，式中，式中 x 为滑块为滑块(挡光片挡光片)的宽度，的宽度， t 为数字计时为数字计时器显示的滑块器显示的滑块(挡光片挡光片)经过光电门的时间。经过

2、光电门的时间。1. 质量的测量：用天平测量。质量的测量：用天平测量。 如图把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时如图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。碰撞时的能量损失。)cos-2gL(1v 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，连在小车的将打点计时器固定

3、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。让小车后面。让小车 A 运动，小车运动，小车B 静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，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（如下图）。通过纸带测出它碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如下图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。们碰撞前后的速度。 二、猜想碰撞中的不变量二、猜想碰撞中的不变量 两物体质量与速度的乘积之和，即两物体质量与速度的乘积之和，即 m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2v2 是否成立？是否成立？或者质量与速度平方乘积之和即或者质量与速度平方乘积

4、之和即 m1v12 + m2v22 = m1v12 + m2v22 是否成立？是否成立？还是有其他的可能？还是有其他的可能？或者或者 成立？成立？12121222vvvvmmmm 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 ( 两个两个 )、弹簧片、细绳、弹性、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：带细线的摆球方案二：带细线的摆球(两套两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个两个

5、)、天平、撞针、橡皮泥、天平、撞针、橡皮泥。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：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；用天平测相关质量； 2. 安装实验装置；安装实验装置； 3. 使物体发生碰撞；使物体发生碰撞； 4. 测量或读出相关物理量，计算有关速度；测量或读出相关物理量，计算有关速度； 5. 改变碰撞条件，重复步骤改变碰撞条件，重复步骤 3、4； 6. 进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量；进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量； 7. 整理器材，结束实验。整理器材，结束实验。1实验数据的处

6、理实验数据的处理 为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后探究不变量探究不变量。碰撞前碰撞前碰撞后碰撞后m1 = 4m2 = 4m1 = 4m2 = 4v1 = 9v2 = 0v1 = 3v2 = 6 m1v1 + m2v2 = m1v1 + m2v2 = m1v12 + m2v22 = m1v12 + m2v22 =1212vvmm 1212v v mm 经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即量与速度的乘积

7、，即 m1v1m2v2m1v1m2v22. 实验结论实验结论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。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。，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。4碰

8、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。符合要求。4 4、某同学用如图所示装置通过半径相同的、某同学用如图所示装置通过半径相同的A A、B B两球的碰撞来两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中探究碰撞过程中的不变量，图中PQPQ是斜槽，是斜槽，QRQR为水平槽，实为水平槽，实验时先使验时先使A A球从斜槽上某一固定位置球从斜槽上某一固定位置G G由静止开始滚下，落到由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作1010次，次，得到得

9、到1010个落点痕迹个落点痕迹. .再把再把B B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A A球仍从位置球仍从位置G G由静止开始滚下，和由静止开始滚下，和B B球碰撞后，球碰撞后，A A、B B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作重复这种操作1010次次. .图中图中O O点是水平槽末端点是水平槽末端R R在记录纸上的垂直投影点，在记录纸上的垂直投影点，B B球落球落点痕迹如图所示，其中厘米刻度尺水平放置，且平行于点痕迹如图所示，其中厘米刻度尺水平放置，且平行于G G、R R、O O所在的平面，所在的平面，厘米刻度

10、尺的零点与厘米刻度尺的零点与O O点对齐点对齐. .(1)(1)碰撞后碰撞后B B球的水平射程应取球的水平射程应取_cm._cm.(2)(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是在以下选项中，本次实验必须进行的测量是_._.A.A.水平槽上未放水平槽上未放B B球时，测量球时，测量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离B.B.测量测量A A球与球与B B球碰撞后，球碰撞后，A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离C.C.测量测量A A球与球与B B球的质量球的质量D.D.测量测量G G点相对于水平槽面的高度点相对于水平槽面的高度答案：答案：(1)64.7(64.2(1)64.7(64.265.265.2都正确都正确) (2)A) (2)A、B B、C C基本思路基本思路(一维碰撞一维碰撞)与物体运动有关的物理量可能