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实验 探究碰撞中不变量

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碰撞中不变量
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1 新课标资源网新课标资源网 wx.jtyjy.comwx.jtyjy.com 老师都说好老师都说好! ! 水上电动碰碰船 16.1 实验:探究碰撞中的不变量 遂川县瑶厦中学 康小军 第十六章 动量守恒定律 1. 实验:探究碰撞中的不变量 【知识目标】 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. 【重点、难点】 1、碰撞中的不变量的探究; 2、实验数据的处理. 生活中的各种碰撞现象 台球碰撞的频闪照片汽车碰撞实验钉钉子打桩机打桩飞鸟撞飞机拳击 打网球儿童乐园碰碰车水上电动碰碰船 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. 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. 1. 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; 2.如果mAmB,碰后A、B两球一起向右摆动; 3. 如果mAmB,碰后A球反弹、B球向右摆动. 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. 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: ①碰撞前后物体质量不变,但质量并不 描述物体的运动状态,不是我们追寻的“不变 量”. ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的 量,才是我们追寻的不变量. 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.用天平测量物体的质量; 3.测量两个物体在碰撞前后的速度. 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. 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. 碰撞前碰撞后 质量m1=m2=m1=m2= 速度V1=V2=V1’=V2’= mvm1v1+m2v2=M1v’1+m2v’2= mv2m1v12+m2v22=M1v’12+m2v’22= v/m 实验记录及分析(a-1) 碰撞前碰撞后 质量m1=m2=m1=m2= 速度V1=V2=V1=V2= mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2= mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22= v/m 实验记录及分析(a-2) 碰撞前碰撞后 质量m1=m2=m1=m2= 速度V1=V2=V1=V2= mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2= mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22= v/m 实验记录及分析(a-3) 碰撞前碰撞后 质量m1=m2=m1=m2= 速度V1=V2=V1=V2= mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2= mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22= v/m 实验记录及分析(b) 碰撞前碰撞后 质量m1=m2=m1=m2= 速度V1=V2=V1=V2= mvm1v1+m2v2=m1v1+m2v2= mv2m1v12+m2v22=m1v12+m2v22= v/m 实验记录及分析—(c) 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。 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? 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). 作业:P6①② 19 新课标资源网新课标资源网 wx.jtyjy.comwx.jtyjy.com 老师都说好老师都说好! ! 谢谢合作! 再见!
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