第1节-实验探究碰撞中的不变量分解.pptxVIP

第1节　实验:探究碰撞中的不变量谢谢观赏谢谢观赏一、实验目的1.探究一维碰撞中的不变量.2.掌握探究碰撞中不变量的基本思路.二、实验原理1.探究碰撞中的简单情况——一维碰撞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.方案一:利用气垫导轨实现一维碰撞方案二:利用等长细线悬挂等大的小球实现一维碰撞方案三:利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞原理图质量的测量用天平测量速度的测定利用v=计算,式中Δx为挡光片的宽度,Δt为光电计时器显示的挡光片经过光电门的时间可以测量小球被拉起的角度,从而计算出碰撞前对应小球的速度;测量碰撞后小球摆起的角度,从而计算出被碰撞后小球的速度利用v=计算,式中Δx为纸带上两计数点间的距离,可用刻度尺测量,Δt为小车经过Δx所用时间,可由打点间隔算出.各种碰撞情景的实现利用滑块上加重物的办法改变碰撞物体的质量,利用弹簧片、细线、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥等设计各种类型的碰撞.①用细线将弹簧片拉成弓形,放置于质量不等的两个滑块之间,并使它们静止,然后烧断细线,弹簧片落下,两个滑块随即向相反方向运动,如图(甲).②在两个滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架,可以得到能量损失很小的碰撞,如图(乙).③在两个滑块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,把两个滑块连成一体运动,可以得到机械能损失最大的碰撞,如图(丙).用贴胶布的方法增大两球碰撞的能量损失.同方案一中的②、③2.追寻不变量在一维碰撞的情况下,与物体运动有关的物理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,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v1'、v2'.如果速度与规定的正方向一致,则速度取正值,否则取负值.依据猜想与假设,依次研究以下关系是否成立;(1)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2';(2)m1+m2=m1v1'2+m2v2'2;(3)+=+;……探究以上各关系是否成立,关键是准确测量碰撞前后的速度v1、v2、v1'、v2'.三、实验器材方案一:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥.方案二:带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等.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.四、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.用天平测量两滑块的质量m1、m2,填入预先设计好的下表中.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,填入预先设计好的下表中.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.碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1'v2'mvm1v1+m2v2m1v1'+m2v2'mv2m1+m2m1v1'2+m2v2'2++五、数据处理1.方法:将上述表格中的m1、m2、v1、v2、v1'和v2'等数据代入m1v1+m2v2和m1v1'+m2v2'、m1+m2和m1v1'2+m2v2'2、+和+进行验证.2.结论:在实验误差允许的范围内,碰撞前、后不变的量是物体的质量m与速度v的乘积之和,即m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'.六、误差分析产生原因减小方法偶然误差碰撞是否为一维碰撞设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞,如气垫导轨很好地控制了两个物体碰撞的一维性,方案一误差较小.系统误差碰撞过程中是否受其他力的影响,如方案一中气垫导轨安装不水平时,滑块会受重力的分力影响,方案三中的小车会受到摩擦力的影响.尽量将气垫导轨调成水平,长木板尽量光滑.七、注意事项1.保证两物体发生的是一维碰撞,即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.2.气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器.切忌振动、重压,严防碰伤和划伤,绝对禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨.3.若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平.4.利用摆球进行实验时,可以将实验仪器靠在一个大型的量角器上,这样可以较准确地读出小球摆动的角度,以减小误差.5.若利用摆球进行实验,两小球静止时球心应在同一水平线上,且刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在同一竖直面内.6.碰撞有很多情形.我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变,才符合要求.实验数据的处理及实验结论的探究【例1】 如图所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片,频闪的频率为10 Hz.开始时两个滑块静止,它们之间有一根被压缩的轻弹簧,滑块用绳子连接,绳子烧断后,两个滑块向相反方向运动.已知滑块A、B的质量分别为200 g、300 g,根据照片记录的信息,A、B