实验探究碰撞中的不变量 ppt课件
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《实验：探究碰撞中的不变量》ppt精编课件
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16.1《实验：探究碰撞中的不变量》ppt课件
1v1ʹ + m2v2ʹ = m1v1ʹ2 + m2v2ʹ2 =
v1' v2' m1 m2
m2 = 4 v2ʹ = 6
2. 实验结论
经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质 量与速度的乘积，即
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
方案二：摆球测速原理
如图把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时 它们相碰。可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞 小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。也可以用贴胶布等方法增大两球 碰撞时的能量损失。
测速原理
保证两绳等 长
θ β
橡皮泥
单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得碰撞前A速 度为
方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 。
实验步骤
不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1. 用天平测相关质量； 2. 安装实验装置； 3. 使物体发生碰撞； 4. 测量或读出相关物理量，计算有关速度； 5. 改变碰撞条件，重复步骤 3、4； 6. 进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量； 7. 整理器材，结束实验。
课堂练习
1、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，已知光电门的 宽度为L，两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动，经过光电门 的时间各自为⊿tA和⊿tB，碰撞后，滑块B和A先后以⊿tB’和⊿tA’ 经过右 侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变 ，则可用题中条件写出所满足的关系式是 ________________________________________
v1' v2' m1 m2
m2 = 4 v2ʹ = 6
2. 实验结论
经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质 量与速度的乘积，即
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
方案二：摆球测速原理
如图把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时 它们相碰。可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞 小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。也可以用贴胶布等方法增大两球 碰撞时的能量损失。
测速原理
保证两绳等 长
θ β
橡皮泥
单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ和β，机械能守恒可得碰撞前A速 度为
方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥 。
实验步骤
不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1. 用天平测相关质量； 2. 安装实验装置； 3. 使物体发生碰撞； 4. 测量或读出相关物理量，计算有关速度； 5. 改变碰撞条件，重复步骤 3、4； 6. 进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量； 7. 整理器材，结束实验。
课堂练习
1、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，已知光电门的 宽度为L，两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动，经过光电门 的时间各自为⊿tA和⊿tB，碰撞后，滑块B和A先后以⊿tB’和⊿tA’ 经过右 侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变 ，则可用题中条件写出所满足的关系式是 ________________________________________
16-1实验：探究碰撞中的不变量 35张ppt
一、实验目的： 1.明确探究物体碰撞中的不变量的基本思路 2.探究一维碰撞中的不变量 二、实验的基本思路 1．一维碰撞 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿
这条直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。
说明： 碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后物体的
速度一般要发生变化，因此要找出碰撞中的不变量， 应考虑到质量与速度的各种组合。
具体操作如下：
用天平测出两个小球的质量，按照图16－1 －7所示的那样，安装好实验装置，将斜槽 固定在桌边，使槽的末端点的切线是水平的， 被碰小球放在斜槽前端边缘处。为了记录小 球飞出的水平距离，在地上铺一张白纸，白 纸上铺放复写纸，当小球落在复写纸上时， 便在白纸上留下了小球落地的痕迹，在白纸 上记下重垂线所指的位置O(图16－1－8)。
沿这一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。
2．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，需要考虑
的首要问题是 如_何__保__证__碰_ 撞是一维的 ，即如何
保证两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之 后还沿这条直线运动。此外，还要考虑怎样测量物
体的__质__量____和怎样测量物体的__速__度____。
是否(有4)mv ：物v体1 速度v与2其质量v1之' 比的v和2' 是否为不变量，即 m1 m2 m1 m2
三、需要考虑的问题
1．怎样才能保证碰撞是一维的？
可以利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直 线上运动，也可以利用长木板限定物体在同 一直线上运动，或使两物体重心连线与速度 方向共线。
2．怎样测量物体运动的速度？ 参考案例一： v＝ΔΔxt ，式中 Δx 为滑块上挡光片的宽度，Δt 为光电计 时器显示的挡光片经过光电门的时间。
【解析】(1)从分析纸带上打点的情况看， BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有 较大速度，而AB段相同时间内间隔不一样， 说明刚开始不稳定，因此BC段较准确描述小 车A碰前的运动情况，应选用BC段计算A碰 前的速度，从CD段打点情况看，小车的运 动情况还没稳定，而在DE段小车运动稳定， 故应选DE段计算小车碰后A和B的共同速度。
《1 实验：探究碰撞中的不变量》PPT课件(安徽省市级优课)
小车研究碰撞（动画模拟）
二、用平抛运动研究碰撞
O MP N
测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的 水平初速度。
动画模拟1 动画模拟2
注意：
1、斜槽末端的切线要水平； 2、从同一高度释放小球 ；
OMP N
3、实验中不需要测量正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2); 5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；
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．
一、用小车研究碰撞
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．
探究碰撞中的不变量 （验证动量守恒定律）
碰撞
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。
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。
实验要求： 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．
AE
C
ma ma mb
y2
y3
y1 ma ma mb
y2 y3 y1
三、参考案例
某同学用下图的装置做“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：
（1）先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖立于靠近 槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，撞到木板在记录纸上留下压痕O. （2）将木板向右平移适当距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞到木板在记录纸上留下压痕B。 （3）把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的右边缘，让小球a仍从原固定点由静止开始滚下，与b 球相碰后，两球撞在木板上，并在记录纸上留下压痕A和C.
新版16.1 实验探究碰撞中的不变量(共37张PPT)学习PPT
225 m/s＝22.
答案
(3)碰撞情景的实现
图1 如图1所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设 计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物 的方法改变碰撞物体的质量. (4)器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光板、两个)、弹簧片、细绳、 弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥.
答案
方案2：利用摆球结合机械能守恒定律
第十六章 动量守恒定律
1 实验：探究碰撞中的不变量
学习目标
1.探究碰撞中的不变量之间的关系. 2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法. 3.通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式.
知识探究 典例精析 达标检测
一、实验原理
知识探究
1.两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线 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：
解析答案
(3)从实验数据的处理结果看，A、B碰撞过程中什么量不变？ 解析 在误差允许的范围内，可以认为碰撞前后两车质量与速度的乘积 之和保持不变. 答案 在误差允许的范围内，碰撞前后两车质量与速度的乘积之和不变
总结提升
解析答案
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123
达标检测
右侧滑1块的.(速多度为选：v2＝)在利用气垫导m/轨s＝0.探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致
例1 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；
实验误差( AB ) 滑块2的速度v3为________ m/s；
人教版高中物理选修-实验探究碰撞中的不变量课件-ppt精品课件
3.物体的两个分运动是直线运动，则 它们的 合运动 一定是 直线运 动 4.若两个互成角度的分运动分别是匀 速直线 运动和 匀加速 直线运 动，则 合运动 一定是 曲线运 动 5.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 6.科学家在对黄化豌豆幼苗切段的实 验研究 中发现 ，低浓 度的生 长素促 进细胞 的伸长 ，但生 长素浓 度增高 到一定 值时， 就会促 进切段 中乙烯 的合成 ，而乙 烯含量 的增高 ，反过 来又抑 制了生 长素促 进切段 细胞伸 长的作 用。 7.先用低 倍镜找 到叶肉 细胞， 然后换 用高倍 镜观察 。注意 观察叶 绿体随 着细胞 质流动 的情况 ，仔细 看看每 个细胞 中细胞 质流动 的方向 是否一 致致。 8.内质网 以类似 于“出 芽”的 形式形 成具有 膜的小 泡，小 泡离开 内质网 ，移动 到高尔 基体与 高尔基 体融合 ，成为 高尔基 体的一 部分。 高尔基 体又以 “出芽 ”方式 形成小 泡，移 动到细 胞膜与 细胞膜 融合， 成为细 胞膜的 一部分 。 9.使细胞具有一个相对稳定的内部环 境。在 物质的 运输与 交换及 信息传 递中起 决定性 作用。 10.核糖体普遍分布在原核细胞和真核 细胞中 ，因此 根据核 糖体的 有无不 能确定 这些生 物的类 别。 11.汗液的主要成分是水，也含有无机 盐和尿 素等物 质。酷 暑季节 ，室外 作业的 工人出 汗多， 水、无 机盐被 排出， 造成体 内水、 无机盐 的含量 减少。 失水过 多，会 脱水而 危及生 命。生 物体内 无机盐 离子必 须保持 一定的 比例， 这对维 持细胞 内的渗 透压和 酸碱平 衡很重 要，这 是生物 体 进行正常 生命活 动必要 的条件 。大量 出汗后 ，除补 充水分 外，还 应该补 充无机 盐，所 以应喝 盐汽水 。
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•碰撞
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．
生活中的各种碰撞现象
探究目标
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。
大量事实表明，A、B两物体碰撞后，速 度发生了变化，当改变A、B两物体的质量时， 速度变化的情况也有所不同。那么，碰撞前 后存在什么不变量呢？
⊿t，可得速度为 v =XOP/⊿t
天平、刻度尺、重垂线
注意：
1、斜槽末端的切线要水平； 2、从同一高度释放小球 ；
O MP N
3、实验中不需要测量时间，也不需要
测量桌面的高度；
4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2); 5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；
测速原理4
平抛测速的其他方案
v1
v2
v1
v2
实验思路
1、建立模型：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，且方向同向为正， 反向为负；
2、用天平测量物体的质量； 3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？
参考案例―――一光电门测速原理
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．
实验分析
实验分析
实验分析
实验分析
实验结果
实验探究表明，A、B两 物体碰撞前后的不变量为：
课堂练习
1、在探究碰撞中的不变量的实验时，需要测量
的物理量有（ ABEF ）
A、入射小球和被碰小球的质量 B、入射小球和被碰小球的直径 C、斜槽轨道的末端距地面的高度 D、入射球滚下到抛出时的高度差 E、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离
需测球的直径
碰撞可能有很多情形
1、两个质量相同的物体相碰撞，两个质 量相差悬殊的物体相碰撞。 2、两个速度大小相同、方向相反的物体 相碰撞，一个运动物体与一个静止物体 相碰撞。 3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后 分开，碰后也可能粘在一起不再分开……
寻找的不变量：必须在各种碰撞 的情况下都不改变。
• 用天平测出辆小车的质量（包括撞针或橡皮泥） • 固定打点计时器，连好电路。 • 平衡摩擦力 • 做实验 • 改变质量，重做实验 • 数据记录与处理：
测速原理4
斜槽末端切
h
向水平
h
落点确定：
为防止碰撞中A球 反弹，有mA＞mB
平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距 离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为
• 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。
测速原理3
橡皮泥
打点计时器测速：测出相邻计数点间
的距离⊿X，可得速度为 v =⊿X/⊿t
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．
测速原理1
光电门
L
碰撞滑块
气垫导轨
光电门测速：测出滑块经过光电门的
时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t
参考案例二 摆球测速原理
• 实验装置如图所示。 • 把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一
最简单的碰撞情形：
A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运 动，即一维碰撞。
猜想：
碰撞前后速度V的变化和物体的质量 m的关系，可以做如下猜测：
m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 v 1 m 2 v 2
m 1 v 1 2 m 2 v 2 2 m 1 v 1 2 m 2 v 2 2
m 1 m2 m 1 m2
个小球，放下时它们相碰。
• 可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的度； 测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。
• 也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。
测速原理2Biblioteka 保证两绳θ等长
橡皮泥
β
单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ 和β，机械能守恒可得速度为
参考案例三一打点计时器测速原理
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．
生活中的各种碰撞现象
探究目标
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。
大量事实表明，A、B两物体碰撞后，速 度发生了变化，当改变A、B两物体的质量时， 速度变化的情况也有所不同。那么，碰撞前 后存在什么不变量呢？
⊿t，可得速度为 v =XOP/⊿t
天平、刻度尺、重垂线
注意：
1、斜槽末端的切线要水平； 2、从同一高度释放小球 ；
O MP N
3、实验中不需要测量时间，也不需要
测量桌面的高度；
4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2); 5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；
测速原理4
平抛测速的其他方案
v1
v2
v1
v2
实验思路
1、建立模型：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，且方向同向为正， 反向为负；
2、用天平测量物体的质量； 3、怎样测量两个物体在碰撞前后的速度？
参考案例―――一光电门测速原理
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．
实验分析
实验分析
实验分析
实验分析
实验结果
实验探究表明，A、B两 物体碰撞前后的不变量为：
课堂练习
1、在探究碰撞中的不变量的实验时，需要测量
的物理量有（ ABEF ）
A、入射小球和被碰小球的质量 B、入射小球和被碰小球的直径 C、斜槽轨道的末端距地面的高度 D、入射球滚下到抛出时的高度差 E、入射球末碰撞时飞出的水平距离 F、入射球和被碰球碰撞后飞出的水平距离
需测球的直径
碰撞可能有很多情形
1、两个质量相同的物体相碰撞，两个质 量相差悬殊的物体相碰撞。 2、两个速度大小相同、方向相反的物体 相碰撞，一个运动物体与一个静止物体 相碰撞。 3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后 分开，碰后也可能粘在一起不再分开……
寻找的不变量：必须在各种碰撞 的情况下都不改变。
• 用天平测出辆小车的质量（包括撞针或橡皮泥） • 固定打点计时器，连好电路。 • 平衡摩擦力 • 做实验 • 改变质量，重做实验 • 数据记录与处理：
测速原理4
斜槽末端切
h
向水平
h
落点确定：
为防止碰撞中A球 反弹，有mA＞mB
平抛测速：测出碰撞前后各球落点到O间的距 离XOP、XOM、XON，各球空中运动时间均相同，设为
• 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。
测速原理3
橡皮泥
打点计时器测速：测出相邻计数点间
的距离⊿X，可得速度为 v =⊿X/⊿t
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．
测速原理1
光电门
L
碰撞滑块
气垫导轨
光电门测速：测出滑块经过光电门的
时间t，则滑块匀速运动的速度为v=L/t
参考案例二 摆球测速原理
• 实验装置如图所示。 • 把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一
最简单的碰撞情形：
A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运 动，即一维碰撞。
猜想：
碰撞前后速度V的变化和物体的质量 m的关系，可以做如下猜测：
m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 v 1 m 2 v 2
m 1 v 1 2 m 2 v 2 2 m 1 v 1 2 m 2 v 2 2
m 1 m2 m 1 m2
个小球，放下时它们相碰。
• 可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的度； 测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。
• 也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。
测速原理2Biblioteka 保证两绳θ等长
橡皮泥
β
单摆测速：设摆绳长为L，测出摆角θ 和β，机械能守恒可得速度为
参考案例三一打点计时器测速原理