16.1 实验：探究碰撞中的不变量演示教学.ppt

第十六章 动量守恒定律;生活中的各种碰撞现象; 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． 两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样． 物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)． ;1、一维碰撞 我们只研究最简单的情况——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．;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; 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．; 2．追寻不变量 在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度． 设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1’、v2’． 规定某一速度方向为正． 碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：; …… 指明了探究的方向和实验的目的;速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件．;参考案例一：光电门测速原理;参考案例二：摆球测速原理 ;参考案例三：打点计时器测速原理 ;两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况参考案例四――一平抛测速原理;; 某同学利用两个半径相同的小球及斜槽探究碰撞中的不变量，主要步骤如下： (1)用天平测出两个小球的质量m1＝32.6 g、m2＝20.9 g，记下斜槽末端在水平面上的投影O. (2)不放置被碰小球，让入射小球m1从某位置由静止释放，记下m1的落地点P.;其中，v1是不放置m2时入射小球做平抛运动的初速度，v1′、v2′是放置被碰小球时m1、m2做平抛运动的初速度．由实验数据经分析计算，判断哪一种猜想正确． [思路点拨] 探究物理规律需要发散思维和层层逼近的方法，通常分三步：第一步明确探究目的，第二步选择实验仪器进行数据测量，第三步进行猜测、推理、判断． 解析：解题时要注意结合题目所给数据，对各猜想进行分析计算．解题关键是抓住不变量“时间”，将计算速度转换成计算位移，使计算过程大为简化．;粘胶布时：OP＝0.560 m OM＋ON＝0.757 m 所以，猜想A不正确． (2)不粘胶布时：m1OP≈0.018 3 kg·m m1OM＋m2ON＝0.0182 kg·m 粘胶布时：m1OP≈0.0183 kg·m m1OM＋m2ON≈0.018 2 kg·m 上述两种情况下都可以认为m1OP＝m1OM＋m2ON，所以，猜想B正确．;【训练】 1．(2015·武汉测试题)(多选)实验探究的参考方案二中，下列说法正确的是(　　) A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长 B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度 C．两小球必须都是钢性球，且质量相同 D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动;解析：由x -t图象可知，入射小球碰前的速度v1＝1 m/s，碰后的速度v1′＝0.5 m/s，被碰小球的速度变为v2′＝0.75 m/s，故 m1v1＝0.015 kg·m/s m1v1′＝0.007 5 kg·m/s m2v2′＝0.007 5 kg·m/s 可知m1v1＝m1v1′＋m2v2′，即碰撞前后mv的矢量和守恒． 答案：0.015 kg·m/s　0.007 5 kg·m/s　0.007 5 kg·m/s　碰撞中mv的矢量和守恒;3．把两个大小相同、质量不等的金属球用细线连接起来，中间夹一被压缩的轻弹簧，置于摩擦可以忽略不计的水平桌面上，如图所示．现烧断细线，观察两球的运动情况，进行必要的测量，探究物体间发生相互作用时的不变量． 测量过程中：;(1)还必须添加的器材有______________________． (2)需直接测量的数据是______________________． (3)需要验算的表达式如何表示？_______________.