實驗：探究碰撞中的不變量3

1、第十六章第十六章 動量守恒定律動量守恒定律第第1節(jié)節(jié) 實驗：探究碰撞中的不變量（實驗：探究碰撞中的不變量（1學(xué)時）學(xué)時） 教材分析教材分析 教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：1、明確探究碰撞中的不變量的基本思路、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、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法3、掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法、掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法引入思路：引入思路：碰撞是常見的現(xiàn)象，以宏觀、微觀現(xiàn)象為碰撞是常見的現(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）中提出研究的問題研究的問題-

2、碰撞前后是否有什么物理量保持不變？碰撞前后是否有什么物理量保持不變？引導(dǎo)學(xué)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)引導(dǎo)學(xué)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。律。 臺球由于兩球碰撞而改變運動狀態(tài)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）（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演示演示 A、B是兩個懸掛起來的鋼球，質(zhì)量相等。使是兩個懸掛起來的鋼球，質(zhì)量相等。使B球靜止，拉起球靜止，拉起A球，放開后球，放開后A與與B碰撞，觀察碰碰撞，觀察碰撞前后兩球運動的變化。換為質(zhì)量相差較多的撞前后兩球運動的變化。換為質(zhì)量相差較多的兩個小球，重做以上實驗兩個小球

3、，重做以上實驗通過演示實驗的結(jié)果看出，兩物體碰后質(zhì)量雖通過演示實驗的結(jié)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)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(guān)。讓學(xué)生通過觀察現(xiàn)象猜想碰撞量的大小有關(guān)。讓學(xué)生通過觀察現(xiàn)象猜想碰撞前后可能的前后可能的“不變量不變量”。 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mAmB，碰后A球反彈、B球向

4、右擺動 以上現(xiàn)象可以說明什么問題？ 1實驗探究的基本思路實驗探究的基本思路 結(jié)論：以上現(xiàn)象說明A、B兩球碰撞后，速度發(fā)生了變化，當(dāng)A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系發(fā)生變化時，速度變化的情況也不同 P2P2課文，描述思路課文，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？量？ m1 v1 + m2v2 = m1 v1 + m2 v2 ？或者或者，各自的質(zhì)量與自己的速度的二次方的乘積之和是不，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？變量？ m1 v12 + m2v2 = m1 v12 + m2 v22 ？也許也許，兩個物體的速度與自己

5、質(zhì)量的比值之和在碰撞前后，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？保持不變？ ？ 指明了探究的方向和實驗的目的指明了探究的方向和實驗的目的22112211mvmvmvmv制定計劃與設(shè)計實驗：制定計劃與設(shè)計實驗：P4P4P5P5參考案例：給學(xué)生一定參考案例：給學(xué)生一定的設(shè)計空間的設(shè)計空間12 追尋不變量追尋不變量2實驗條件的保證、實驗數(shù)據(jù)的測量實驗條件的保證、實驗數(shù)據(jù)的測量 21 實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; 22 用天平測量物體的質(zhì)量； 23 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

6、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(shè)為L氣墊導(dǎo)軌上黃色框架上安裝有光控開關(guān)，并與計時裝置相連，構(gòu)成光電計時裝置當(dāng)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(shè)記錄的時間為t，則滑塊相當(dāng)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參考案例二一擺球測速原理 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。參考案例三一打點計時器測速原理 將打點計時器固定在光

7、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四參考案例四一平拋測速原理一平拋測速原理 實驗裝置如圖所示。 把兩塊大小不同的木塊用細(xì)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(xì)線，觀察物體的運動情況，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：實驗方案一：31 用氣墊導(dǎo)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(jié)課堂小結(jié) 1基本思路（一維碰撞） 與物體