2018-2019學年高中物理 第十六章 動量守恒定律 16.1 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 第1節(jié) 實驗：探究碰撞中的不變量,教學目標： 1、明確探究碰撞中的不變量的基本思路 2、掌握同一條直線上運動的兩個物體碰撞前后的速度的測量方法 3、掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法,引入思路：碰撞是常見的現(xiàn)象，以宏觀、微觀現(xiàn)象為例，從生產(chǎn)、生活中的現(xiàn)象（包括實驗現(xiàn)象）中提出研究的問題----碰撞前后是否有什么物理量保持不變？引導學生從現(xiàn)象出發(fā)去發(fā)現(xiàn)隱藏在現(xiàn)象背后的自然規(guī)律。,,,,臺球由于兩球碰撞而改變運動狀態(tài) （不同號的臺球運動狀態(tài)不同）,兩節(jié)火車車廂之間的掛鉤靠碰撞連接,P2演示 A、B是兩個懸掛起來的鋼球，質(zhì)量相等。使B球靜止，拉起A球，放開后A與B碰撞，觀察碰撞前后兩球運

2、動的變化。換為質(zhì)量相差較多的兩個小球，重做以上實驗,通過演示實驗的結果看出，兩物體碰后質(zhì)量雖然沒有改變，但運動狀態(tài)改變的程度與物體質(zhì)量的大小有關。讓學生通過觀察現(xiàn)象猜想碰撞前后可能的“不變量”。,,1.1 一維碰撞,如圖所示，A、B是懸掛起來的鋼球，把小球A拉起使其懸線與豎直線夾一角度a，放開后A球運動到最低點與B球發(fā)生碰撞，碰后B球擺幅為角如兩球的質(zhì)量mA=mB，碰后A球靜止，B球擺角=，這說明A、B兩球碰后交換了速度； 如果mAmB，碰后A、B兩球一起向右擺動； 如果mA

3、后，速度發(fā)生了變化，當A、B兩球的質(zhì)量關系發(fā)生變化時，速度變化的情況也不同,P2課文，描述思路 兩個物體各自的質(zhì)量與自己的速度的乘積之和是不是不變量？ m1 v1 + m2v2 = m1 v1 + m2 v2 ？ 或者，各自的質(zhì)量與自己的速度的二次方的乘積之和是不變量？ m1 v12 + m2v2 = m1 v12 + m2 v22 ？ 也許，兩個物體的速度與自己質(zhì)量的比值之和在碰撞前后保持不變？ ？ 指明了探究的方向和實驗的目的,制定計劃與設計實驗：P4P5參考案例：給學生一定的設計空間,,1.2 追尋不變量,2、實驗條件的保證、實驗數(shù)據(jù)的測量,2.1 實

4、驗必須保證碰撞是一維的，即兩個物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿同一直線運動; 2.2 用天平測量物體的質(zhì)量； 2.3 測量兩個物體在碰撞前后的速度 測量物體的速度可以有哪些方法？,參考案例一光電門測速原理,如圖所示，圖中滑塊上紅色部分為擋光板，擋光板有一定的寬度，設為L氣墊導軌上黃色框架上安裝有光控開關，并與計時裝置相連，構成光電計時裝置當擋光板穿入時，將光擋住開始計時，穿過后不再擋光則停止計時，設記錄的時間為t，則滑塊相當于在L的位移上運動了時間t，所以滑塊勻速運動的速度v=L/t,參考案例二擺球測速原理,實驗裝置如圖所示。 把兩個小球用線懸起來，一個小球靜止，拉起另一個小球，放

5、下時它們相碰。 可以測量小球被拉起的角度，從而算出落下時的速度；測量被撞小球擺起的角度，從而算出被撞后的速度。 也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失。,參考案例三打點計時器測速原理,將打點計時器固定在光滑桌面的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面。讓小車A運動，小車B靜止。在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩個小車連接成一體（如上圖）。通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。,兩個物體由靜止彈開也是一種碰撞情況參考案例四平拋測速原理,實驗裝置如圖所示。 把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的輕彈簧將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細線，觀察

6、物體的運動情況，通過測量桌高和水平位移，可以算出拋出時的初速度。,3、實驗方案一：3.1 用氣墊導軌作碰撞實驗（如圖所示）,實驗記錄及分析（a-1）,實驗記錄及分析（a-2）,實驗記錄及分析（a-3）,實驗記錄及分析（b）,實驗記錄及分析（c）,,課堂小結 1、基本思路（一維碰撞） 與物體運動有關的物理量可能有哪些？ 碰撞前后哪個物理量可能是不變的？ 2、需要考慮的問題 碰撞必須包括各種情況的碰撞； 物體質(zhì)量的測量（天平）； 碰撞前后物體速度的測量（利用光電門或打點計時器等）。,復習：沖量？動量？區(qū)別及聯(lián)系？,Ft=mv2-mv1,I=Ft,p=mv,過程量,狀態(tài)量,矢量,,I=p,,矢量式,

7、一、動量定理 1、定理內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于它動量的變化的表達式： Ft=mv2-mv1,解釋實際現(xiàn)象：,1、玻璃杯掉在地上,2、易碎品,3、體育運動緩沖,4、釘釘子,5、鍛鋼,6、瓦碎蛋全,7、鳥撞飛機,應用動量定理解題的步驟： （1）選取研究對象，并找到它的初末動量； （2）分析研究過程中物體的受力情況； （3）規(guī)定正方向，根據(jù)動量定理列式；,,當直接計算動量改變量困難時，不善于將問題轉(zhuǎn)換成求合外力的沖量,知識缺陷提示,曲線運動中動量的變化和沖量,例1、質(zhì)量為m 的物體作平拋運動，求拋出后第2個t 秒內(nèi)物體動量的變化。,分析：由動量定理，,p = I合= mg t ，方向豎直向下。

8、,例2、質(zhì)量為m 的小球用長為L 的細線掛在O 點，將小球向右拉開，使細線與豎直方向成角后無初速釋放，已知小球運動到最低點所需的時間為t，求這個過程中重力和合力的沖量。,分析： IG= mg t ，方向豎直向下；,由動量定理， I合=p = mv - 0,由機械能守恒可得：v = 2gL(1 - cos )1/2,方向水平向左。,則 I合= m 2gL(1 - cos )1/2，,動能和動量、動能定理和動量定理的區(qū)別,例3、質(zhì)量為m 的小球以水平向右、大小為v1的初速度與豎直墻壁碰撞后，以大小為v2、水平向左的速度反彈，求此過程中墻壁對小球的功和沖量。（已知碰撞時間極短）,沖量 I = m v2m（v1）= m（ v2+v1），,解：功W = Ek= m v22/2 - m v12/2，,方向水平向左。,規(guī)定水平向左為正方向，,