高二物理人教版选修3-5课件：第十六章 1 实验：探究碰撞中不变量.pptx

;;1．两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后 运动．这种碰撞叫做一维碰撞． 2．实验的基本思路：寻求不变量 在一维碰撞的情况下，令两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度的方向与我们设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值．;探究以下关系式是否成立： (1)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；`;1．质量的测量：用 测量． 2．速度的测量： 方案1：利用气垫导轨结合光电门 (1)所需测量量：滑块(挡光板)的宽度Δx，滑块(挡光板)经过光电门的时间Δt.;(3)碰撞情景的实现;方案2：利用摆球结合机械能守恒定律;方案3：利用光滑水平面结合打点计时器． (1)所需测量量：纸带上两计数点间的距离Δx，小车经过Δx所用的时间Δt.;(4)器材：长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、撞针、橡皮泥．;不论哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1．用天平测出相关质量． 2．安装实验装置． 3．使物体发生一维碰撞，测量或读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格．;4．改变碰撞条件，重复实验． 5．通过数据分析处理，找出碰撞中的不变量． 6．整理器材，结束实验．;将实验中测得的物理量填入下表，物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反时需要注意正负号.;通过研究以上实验数据，找到碰撞前后的“不变量”．;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，碰撞后仍沿这一直线运动． 2．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时要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，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内． 4．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．;;(1)下面是实验的主要步骤： ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③接通光电计时器； ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间； ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定???簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；;⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g；;(2)数据处理与实验结论： ①实验中气垫导轨的作用是： A．________________________________________________； B．________________________________________________. ②碰撞前滑块1的速度v1为__________ m/s；碰撞后滑块1的速度v2为__________ m/s；滑块2的速度v3为__________ m/s；(结果保留两位有效数字);③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)． a．___________________________________________________； b．___________________________________________________.;解析　①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．;③a.系统质量与速度的乘积之和不变． 原因：系统碰撞之前m1v1＝0.15 kg·m/s，系统碰撞之后m1v2＋m2v3＝0.15 kg·m/s. b．系统碰撞前后总动能不变．;所以系统碰撞前后总动能相等． c．系统碰撞前后质量不变．;答案　①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差　B．保证两个滑块的碰撞是一维的 ②0.50　0.10　0.60 ③a.系统质量与速度的乘积之和不变．b.系统质量与速度的乘积之和不变．c.系统碰撞前后质量不变．;例2　用如图5所示装置探究碰撞中的不变量，质量为 mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在 小支柱N上，离地面高度为H，O点到A球球心距离为 L，使悬线在A球静止释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，A球释放后摆到最低点时恰好与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推移到与竖直方向夹角为β处，B球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个