【新步步高】2015-2016学年高二物理人教版选修3-5课件：16.1 实验：探究碰撞中的不变量.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 人教版选修3-5 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mAmB，碰后A、B两球一起向右摆动； 如果mAmB，碰后A球反弹、B球向右摆动． 以上现象可以说明什么问题？ 1、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 2.1 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; 2.2 用天平测量物体的质量； 2.3 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――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――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――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） 实验记录及分析（a-1） 实验记录及分析（a-2） 实验记录及分析（a-3） 实验记录及分析（b） 实验记录及分析—（c） 课堂小结 1、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？ 2、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）。 复习：冲量？动量？区别及联系？ Ft=mv2-mv1 I=Ft p=mv 过程量 状态量 矢量 I=Δp 矢量式 一、动量定理 1、定理内容：物体所受合外力的冲量等于它动量的变化的表达式： Ft=mv2-mv1