《实验：探究碰撞中的不变量》课件1.ppt

1、第一个实验：探索碰撞中的不变量。第十六章：碰撞是自然界常见的现象。两列火车车厢之间的挂钩通过碰撞连接在一起，台球由于两个球之间的碰撞而改变它们的运动状态。微粒相互碰撞以改变能量，甚至使一个微粒转变成其他微粒。碰撞前后会有物理量保持不变吗？1一维碰撞碰撞后两个物体移动_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。这种碰撞称为一维碰撞。在一维碰撞的前提下，我们假设两个物体的质量为m1和m2，碰撞前的速度为v1和v2，碰撞后的速度为v1和v2。实验的基本思路，同样的直线，还是沿着这条直线，m1v1m2v2，方案1:两个滑块与气垫导轨的一维碰撞实验装置如下图所示。实验

2、方案、宽度、光电门、弹片、贴膜或橡皮泥安装在各种碰撞场景的滑块上，达到碰撞后弹开或粘在一起的效果。方案二：一维碰撞实验装置采用等长的吊绳和其他大球实现，如下图所示。用一根线吊起两个球，一个球静止不动，另一个球被拉起，它们在放开后碰撞。方案三：利用小车与光滑桌面上的另一台固定小车碰撞，实现一维碰撞实验装置，如下图所示。1将上述三个实验测得的数据填入下表，对数据进行处理，从上表的三个关系中找出碰撞前后的相等关系。结论在实验误差允许范围内，碰撞前后的常量为质量m与速度v的乘积之和，即M1V1 M2V2 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。1.实验过程1。实

3、验设备方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶片、撞针、橡皮泥等。方案二：细钢丝摆球(两个)、铁架、天平、量角器、绘图纸、胶片等。方案三：光滑的长木板、点计时器、纸带、手推车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等。无论采用哪种方案，都可以根据实验方案合理安排实验过程。参考步骤如下：(1)用天平测量相关质量；(2)安装实验装置；(3)使物体碰撞；(4)测量或读出相关数据，计算物体的速度；(5)改变碰撞条件，重复上述步骤3和4；(6)通过数据处理和分析比较，找出碰撞中的不变量；(7)组织实验设备。注1:确保两个物体在一个维度上碰撞。也就是说，两个物体在碰撞前沿同一直线

4、运动，而在碰撞后仍沿同一直线运动。气垫导轨是一种高精度的现代化教学仪器。避免振动和重压，防止碰撞和划伤，禁止在没有通风的情况下在轨面上滑动和打磨滑块。3如果气垫导轨用于实验，调整气垫导轨时要注意导轨的水平。4 .使用挥杆球进行实验时，实验仪器可以靠在一个大量角器上，这样可以准确读出球的挥杆角度，减少误差。5如果用摆式球做实验，当两个球静止时，球的中心应该在同一条水平线上，这样中心会相互碰撞，当它们刚接触时，圆是垂直的，当球被拉起后，两个圆应该在同一垂直面上。碰撞的情况有很多，我们寻找的不变量在各种碰撞情况下都不能为了满足要求而改变。3.误差分析1碰撞前后是否在一条直线上与实验设计有关。气垫导轨

5、很好地控制了两个物体的一维碰撞，另外两种设计存在碰撞不是严格的一维碰撞的问题，导致实验误差。2碰撞是否受到其他力(如摩擦力)的影响是产生误差的另一个重要原因。在实验中，有必要合理地控制实验条件，尽量减少或方案1相对准确，而且有更多的研究项目。为了探索一维碰撞中的不变量，一位同学使用图中所示的设备来探索碰撞中的不变量。在图中，两个摆锤有相同的长度，悬挂在相同的高度。两个摆甲和摆乙都很小，质量比为12。当两个摆锤都处于自由静止状态时，它们的侧面正好接触。将B球向左上拉，使其摆线变直，并与垂直方向成45度角，然后将其从静止状态释放。结果，观察到两个挥杆球粘在一起并且挥杆，并且最大挥杆角度为30度。这

6、个实验能成功地证明碰撞前后质量和速度的乘积是不变的吗？回答：是的，扩展并重复此操作10次。在该图中，O是记录纸上的水平槽的末端端口的垂直投影点，P是当触摸的球B没有被放置时A球的平均着落点，M是A球与B球碰撞后的平均着落点， N是触球B的平均落点。如果B球落点的轨迹如图B所示，其中仪表刻度水平放置并平行于OP，则仪表刻度的零点与O点对齐。 (1)B球碰撞后的水平范围应为_ _ _ _ _ _ _ _厘米。(2)如果mv是一个守恒量，在本实验中必须测量下列选项中的哪一个：(a)当ball b没有放置在水平凹槽上时，在ball ba与ball b碰撞后测量ball a和点o之间的距离，测量ball

7、 a和点o之间的距离，测量ball a或ball b的直径，测量ball a和BAll b的质量，并测量点g相对于水平凹槽表面的高度。分析：(1)以圆内有10个点的最小圆的中心为平均落点，碰撞后B球的水平范围可以用64.7厘米的刻度来测量，由于最后一位是估计值，允许误差为0.1厘米，所以64.6厘米和64.8厘米也是正确的。(2)从同一高度平抛的飞行时间T是相同的，而水平方向是匀速运动，所以水平位移svt，所以只要测量球飞行的水平位移，平抛的初始速度就可以用水平位移，即碰撞前后的速度来代替，以证明mAOP和mAOMmBON是否相等，即： 碰撞前后质量和速度的乘积和是否相等，因此需要测量两个球的

8、质量和水平范围，即选项a。答案是：(1)64.7厘米(64.664.8厘米)； (2)ABD点评：本课题利用平抛运动规律，巧妙地提供了一种测量碰撞前后速度的方法，方便实用。在“探索碰撞中的不变量”实验中，我们也可以探索mv2(对应于动能)的变化。(1)如果使用弓形弹片滑块的方案如图A所示，弹出后的mv2总量(填写“大于”、“小于”或“等于”)为弹出前的mv2总量，这是因为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)如果采用图B所示的方案，碰撞前的mv2总量(填写“大于”、“小于”或“等于”)和碰撞后的mv2总量表示碰撞时的机械能。(填写“守恒”或“非守恒”)。(3)如果采用图C所示的方案，碰撞前的mv2总量(填写“大于”、“小于”或“等于”)和碰撞后的mv2总量，表示碰撞中有损失。答案是：(1)大于弹片的弹性势能转化为两个滑块的动能，滑块的动能增加；(2)它等于守恒；(3)它大于机械能的分析；(1)弹起前，两个滑块静止，动能为零；弹