（全國通用版）2018-2019高中物理 第十六章 動量守恒定律 第1節(jié) 實驗：探究碰撞中的不變量課件 新人教版選修3-5.ppt

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1、第十六章,動量守恒定律,情 景 切 入 碰撞是自然界物體間發(fā)生作用的一種常見的方式。天體間的碰撞驚心動魄，微觀粒子間的碰撞又悄無聲息，競技賽場上的碰撞更是扣人心弦，高速噴出的流體也能對物體施加作用，火箭之所以能進入太空就是高速氣體持續(xù)作用的結(jié)果。那么，物體間碰撞時遵循什么規(guī)律呢？,知 識 導(dǎo) 航 本章主要學(xué)習(xí)動量的概念，以及動量定理和動量守恒定律，這一章是牛頓力學(xué)的進一步延伸。 本章從知識結(jié)構(gòu)上可分為兩個單元：第1節(jié)、第2節(jié)、第3節(jié)為第一單元，這部分內(nèi)容側(cè)重動量概念的引入，以及動量守恒定律的建立。第4節(jié)、第5節(jié)為第二單元，這部分內(nèi)容主要是圍繞動量守恒定律的應(yīng)用展開的。 本章的重點是動量守恒定律

2、的探究、理解和應(yīng)用，學(xué)會用動量觀點解決碰撞、反沖等問題的思想和方法；難點是應(yīng)用動量定理和動量守恒定律處理打擊、碰撞、反沖等實際問題。,學(xué) 法 指 導(dǎo) 1在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容前，應(yīng)注意復(fù)習(xí)運動學(xué)和動力學(xué)的有關(guān)知識，回顧利用牛頓運動定律和利用能量觀點解決問題的重要思路和方法。學(xué)習(xí)中應(yīng)注意探究過程，突出過程與方法的學(xué)習(xí)。 2要結(jié)合實例理解動量、沖量、動量變化量的概念，通過做適量練習(xí)題鞏固概念的內(nèi)涵、感知概念的外延，這樣才能真正掌握這些概念。 3沖量、動量是矢量，動量定理和動量守恒定律表達式也是矢量式，它們的運算遵從平行四邊形定則，在高中階段我們一般研究在同一直線上的相互作用，這樣的矢量運算是同一直線上的矢

3、量運算，只要在運算前先規(guī)定一個正方向，就可以把矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算。,第一節(jié)實驗：探究碰撞中的不變量,學(xué) 習(xí) 目 標(biāo),知 識 導(dǎo) 圖,課 前 預(yù) 習(xí),1一維碰撞 兩個物體碰撞前沿____________運動，碰撞后________________運動。這種碰撞叫做一維碰撞。,知識點 1,實驗的基本思路,同一直線,仍沿這條直線,m1v1m2v2,m1v12m2v22,方案一：用氣墊導(dǎo)軌完成兩個滑塊的一維碰撞 實驗裝置如下圖所示。,知識點 2,實驗方案設(shè)計,,寬度,光電門,單擺擺長,小車勻速,課 內(nèi) 探 究,一、實驗過程 1實驗器材 方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、彈簧片、細線

4、、彈性碰撞架、膠片、撞針、橡皮泥等。 方案二：帶細線的擺球(兩個)、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠片等。 方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥等。,2實驗步驟 不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下： (1)用天平測量相關(guān)的質(zhì)量； (2)安裝實驗裝置； (3)使物體發(fā)生碰撞； (4)測量或讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，計算出物體的速度； (5)改變碰撞條件重復(fù)上述3、4步； (6)進行數(shù)據(jù)處理通過分析對比，找出碰撞中的不變量； (7)整理實驗器材。,3數(shù)據(jù)處理 (1)將以上三個實驗過程中測得的數(shù)據(jù)填入下表中,(2)結(jié)論 在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前

5、、后不變的量是物體的質(zhì)量m與速度v的乘積之和，即m1v1m2v2______________。,m1v1m2v2,二、誤差分析 1系統(tǒng)誤差 (1)碰撞是否為一維碰撞，設(shè)計實驗方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞。 (2)碰撞中其他力(例如，摩擦力、空氣阻力等)的影響帶來的誤差。實驗中要合理控制實驗條件，避免除碰撞時相互作用力外的其他力影響物體速度。 2偶然誤差 測量和讀數(shù)的準(zhǔn)確性帶來的誤差，實驗中應(yīng)規(guī)范測量和讀數(shù)，同時增加測量次數(shù)，取平均值，盡量減小偶然誤差的影響。,三、注意事項 1前提條件 應(yīng)保證碰撞的兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動。 2方案提醒 (1)

6、若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。 (2)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直平面內(nèi)。 3探究結(jié)論 尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變，才符合要求。,某同學(xué)運用以下實驗器材，設(shè)計了一個碰撞實驗來尋找碰撞前后的不變量：打點計時器、低壓交流電源(頻率為50Hz)、紙帶、表面光滑的長木板、帶撞針的小車A、帶橡皮泥的小車B、天平。 該同學(xué)設(shè)計的實驗步驟如下： A用天平測出小車A的質(zhì)量為mA0.4kg，小車B的質(zhì)量為mB0.2kg B更換紙帶重復(fù)操作三次,典例 1,考點一實驗步驟與數(shù)據(jù)處理,

7、C小車A靠近打點計時器放置，在車后固定紙帶，把小車B放在長木板中間 D把長木板平放在桌面上，在一端固定打點計時器，連接電源 E接通電源，并給小車A一定的初速度vA (1)請將以上步驟按操作的先后順序排列出來___________。,ADCEB,mAvAmBvB(mAmB)v,解題指導(dǎo)：注意碰撞前后小車均做勻速運動，碰撞前后的速度可利用紙帶上點跡分布均勻的部分計算。 解析：(1)按照先安裝，后實驗，最后重復(fù)的順序，該同學(xué)正確的實驗步驟為ADCEB。 (2)碰撞前后均為勻速直線運動，由紙帶上的點跡分布求出速度。碰后小車A、B合為一體，求出AB整體的共同速度。注意打點計時器的頻率為50Hz，打點時間

8、間隔為0.02s，通過計算得下表。,對點訓(xùn)練1(湖北省部分重點中學(xué)20162017學(xué)年高二下學(xué)期檢測)在用氣墊導(dǎo)軌做“探究碰撞中的不變量”實驗時，左側(cè)滑塊質(zhì)量m1170g，右側(cè)滑塊質(zhì)量m2110g，擋光片寬度為3.00cm，兩滑塊之間有一壓縮的彈簧片，并用細線連在一起，如圖所示。開始時兩滑塊靜止，燒斷細線后，兩滑塊分別向左、右方向運動。擋光片通過光電門的時間分別為t10.32s，t20.21s。則兩滑塊的速度分別為v1_________m/s，v2__________m/s。燒斷細線前m1v1m2v2____kgm/s，燒斷細線后m1v1m2v2________________________

9、___ kgm/s?？傻玫降慕Y(jié)論是_____________________________________________ _______________________。,0.094,0.143,0,2.5104kgm/s,在實驗允許的誤差范圍內(nèi)，兩滑塊質(zhì)量與各自速度的乘積之和為不變量,(山東省臨朐縣20172018學(xué)年高二下學(xué)期質(zhì)檢)如圖所示，斜槽末端水平，小球m1從斜槽某一高度由靜止?jié)L下，落到水平面上的P點。今在槽口末端放一與m1半徑相同的球m2，仍讓球m1從斜槽同一高度滾下，并與球m2正碰后使兩球落地，球m1和m2的落地點分別是M、N。已知槽口末端在白紙上的投影位置為O點。則：,典例

10、 2,考點二實驗創(chuàng)新設(shè)計,,(1)兩小球質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)滿足_____。 Am1m2Bm1m2 Cm1

11、則碰撞前后有_____。,,C,解題指導(dǎo)：本題中利用平拋運動的規(guī)律，巧妙的提供了一種測量小球碰撞前后速度的方法，即方便又實用。,解析：(1)為防止反彈造成入射球返回斜槽，要求入射球質(zhì)量大于被碰球質(zhì)量，即m1m2，故選B。 (2)為保證兩球從同一高度做平拋運動，實驗中要求斜槽軌道末端的切線要調(diào)成水平。為保證實驗有較好的可重復(fù)性以減小誤差，實驗中要求入射球每次從同一高度滾下。本實驗是探究碰撞前后物理量的變化情況，故不需要斜槽軌道必須光滑，故選A、C、D。 (3)本實驗必須測量的是兩小球質(zhì)量m1和m2，入射球m1單獨飛出的水平距離和兩小球m1和m2相碰后各自飛出的水平距離。因小球脫離軌道口后做的是相

12、同高度的平拋運動，因此兩球碰后落地時間相等，兩小球水平分運動的時間也相等，故可以利用水平距離的測量代替速度的測量，所以不需要測量桌面離地的高度及兩小球碰后落地的時間。故選A、F、G。,對點訓(xùn)練2(哈爾濱師大附中20162017學(xué)年高二下學(xué)期月考)用如圖所示的裝置進行“碰撞中的守恒量”實驗：,,為驗證守恒量，寫出還需測量的物理量及表示它的字母_____________ ________，如果mv守恒，須滿足的關(guān)系是___________________。,(1)先測出滑塊A、B的質(zhì)量M、m及滑塊與桌面的動摩擦因數(shù)，查出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭； (2)用細線將滑塊A、B連接，使A、B間的彈簧處于壓縮狀態(tài)，滑塊B緊靠在桌邊； (3)剪斷細線，測出滑塊B做平拋運動落地時的水平位移為x1，滑塊A沿桌面滑行距離為x2。,桌面離地面的,高度h,