《2018-2019学年高中物理第十六章动量守恒定律16.1实验：探究碰撞中的不变量优质课件新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理第十六章动量守恒定律16.1实验：探究碰撞中的不变量优质课件新人教版选修3-5（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十六章 动量守恒定律 第1节 实验：探究碰撞中的不变量教学目标：教学目标：1 1、明确探究碰撞中的不变量的根本思路、明确探究碰撞中的不变量的根本思路2 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、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量方法3 3、掌握实验数据处理的方法、掌握实验数据处理的方法引引入入思思路路：碰碰撞撞是是常常见见的的现现象象，以以宏宏观观、微微观观现现象象为为例例，从从生生产产、生生活活中中的的现现象象包包括括实实验验现现象象中中提提出出研研究究的的问问题题-碰碰撞撞前前后后是是否否有有什什么么物物理理量量保保持持不不变变？引引导导学学生生从从现象
2、出发去发现隐藏在现象背后的自然规律。现象出发去发现隐藏在现象背后的自然规律。 台球由于两球碰撞而改变运动状态台球由于两球碰撞而改变运动状态不同号的台球运动状态不同不同号的台球运动状态不同 两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接 P2演示演示 A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起球静止，拉起A球，放开后球，放开后A与与B碰撞，观察碰碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。换为质量相差较多的撞前后两球运动的变化。换为质量相差较多的两个小球，重做以上实验两个小球，重做以上实验通过演示实验的结果看出，两物体碰后质量虽通过演示实验的结果看出，两物体碰后质量虽然没有
3、改变，但运动状态改变的程度与物体质然没有改变，但运动状态改变的程度与物体质量的大小有关。让学生通过观察现象猜测碰撞量的大小有关。让学生通过观察现象猜测碰撞前后可能的前后可能的“不变量。不变量。 1.1 一维碰撞 如下图，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为角如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角=，这说明A、B两球碰后交换了速度；如果mAmB，碰后A、B两球一起向右摆动； 如果mAmB，碰后A球反弹、B球向右摆动以上现象可以说明什么问题？ 1、实验探究的根本思路、实验探究的根本思路结论：结论：以上现象说明A
4、、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同 P2P2课文，描述思路课文，描述思路两两个个物物体体各各自自的的质质量量与与自自己己的的速速度度的的乘乘积积之之和和是是不不是是不不变变量？量？ m1 v1 + m2v2 = m1 v1 + m2 v2 ？或或者者，各各自自的的质质量量与与自自己己的的速速度度的的二二次次方方的的乘乘积积之之和和是是不不变量？变量？ m1 v12 + m2v2 = m1 v12 + m2 v22 ？也也许许，两两个个物物体体的的速速度度与与自自己己质质量量的的比比值值之之和和在在碰碰撞撞前前后后保持不变？保持不变？ ？ 指明
5、了探究的方向和实验的目的指明了探究的方向和实验的目的制定方案与设计实验：制定方案与设计实验：P4P4P5P5参考案例：给学生一定的参考案例：给学生一定的设计空间设计空间1.2 追寻不变量追寻不变量2、实验条件的保证、实验数据的测量、实验条件的保证、实验数据的测量2.1 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;2.2 用天平测量物体的质量；2.3 测量两个物体在碰撞前后的速度测量物体的速度可以有哪些方法？参考案例一参考案例一光电门测速原理光电门测速原理如下图，图中滑块上红色局部为挡光板，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，
6、并与计时装置相连，构成光电计时装置当挡光板穿入时，将光挡住开场计时，穿过后不再挡光那么停顿计时，设记录的时间为t，那么滑块相当于在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参考案例二参考案例二摆球测速原理摆球测速原理 实验装置如下图。 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。参考案例三参考案例三打点计时器测速原理打点计时器测速原理 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
7、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。 两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况参考案例四参考案例四平抛测速原理平抛测速原理实验装置如下图。把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，通过测量桌高和水平位移，可以算出抛出时的初速度。3、实验方案一：、实验方案一：3.1 用气垫导轨作碰撞实验如下图用气垫导轨作碰撞实验如下图实验记录及分析a-1实验记录及分析a-2实验记录及分析实验记录及分析a-3
8、实验记录及分析b实验记录及分析实验记录及分析c课堂小结课堂小结1、根本思路一维碰撞、根本思路一维碰撞 与物体运动有关的物理量可能有哪些？与物体运动有关的物理量可能有哪些？碰撞前后哪个物理量可能是不变的？碰撞前后哪个物理量可能是不变的？2、需要考虑的问题、需要考虑的问题碰撞必须包括各种情况的碰撞；碰撞必须包括各种情况的碰撞；物体质量的测量天平；物体质量的测量天平；碰撞前后物体速度的测量利用光电门或打碰撞前后物体速度的测量利用光电门或打点计时器等。点计时器等。复习：冲量？动量？区别及联系？复习：冲量？动量？区别及联系？Ft=mv2-mv1I=Ftp=mv过程量过程量状态量状态量矢矢量量I=p矢量式
9、矢量式一、动量定理一、动量定理 1 1、定理内容：物体所受合外力的、定理内容：物体所受合外力的冲量等于它动量的变化的表达式：冲量等于它动量的变化的表达式： Ft=mvFt=mv2 2-mv-mv1 1解释实际现象：解释实际现象：1、玻璃杯掉在地上玻璃杯掉在地上2、易碎品易碎品3、体育运动缓冲体育运动缓冲4、钉钉子钉钉子5、锻钢锻钢6、瓦碎蛋全瓦碎蛋全7、鸟撞飞机鸟撞飞机应用动量定理解题的步骤：应用动量定理解题的步骤： 1 1选取研究对象，并找到它的初末动选取研究对象，并找到它的初末动量；量； 2 2分析研究过程中物体的受力情况；分析研究过程中物体的受力情况； 3 3规定正方向，根据动量定理列式
10、；规定正方向，根据动量定理列式； 当直接计算动量改变量困难时，当直接计算动量改变量困难时，不善于将问题转换成求合外力的不善于将问题转换成求合外力的冲量冲量知识缺陷提示知识缺陷提示曲线运动中动量的变化和冲量曲线运动中动量的变化和冲量 例例1、质量为质量为m 的物体作平抛运动，求抛出后第的物体作平抛运动，求抛出后第2个个t 秒内物体动量的变化。秒内物体动量的变化。 分析：由动量定理，分析：由动量定理，p = I合合= mg t ，方向竖直向下。，方向竖直向下。 已知物体所已知物体所受的冲量，求受的冲量，求动量的变化。动量的变化。 例例2、质量为、质量为m 的小球用长为的小球用长为L 的细线挂在的细
11、线挂在O 点，将小球向右拉开，使细线与竖直方向成点，将小球向右拉开，使细线与竖直方向成角后无角后无初速释放，小球运动到最低点所需的时间为初速释放，小球运动到最低点所需的时间为t，求这，求这个过程中重力和合力的冲量。个过程中重力和合力的冲量。hL 分析：分析： IG= mg t ，方向竖直向下；，方向竖直向下；由动量定理，由动量定理， I合合=p = mv - - 0由机械能守恒可得：由机械能守恒可得：v = 2gL(1 - - cos )1/ /2v方向水平向左。方向水平向左。那么那么 I合合= m 2gL(1 - cos )1/2， 已知物体所已知物体所受的动量的变受的动量的变化，求冲量。化
12、，求冲量。动能和动量、动能定理和动量定理的区别动能和动量、动能定理和动量定理的区别 例例3、质量为、质量为m 的小球以水平向右、大小为的小球以水平向右、大小为v1的初速度与竖直墙壁碰撞后，以大小为的初速度与竖直墙壁碰撞后，以大小为v2、水平向左的速度反弹，求此过程中墙壁对小球的水平向左的速度反弹，求此过程中墙壁对小球的功和冲量。碰撞时间极短功和冲量。碰撞时间极短v1v2冲量冲量 I = m v2mv1= m v2+v1，解：解：功功W = Ek= m v22/ /2 - - m v12/ /2， 方向水平向左。方向水平向左。 功和动能是标功和动能是标量，冲量和动量是量，冲量和动量是矢量。矢量。规定水平向左为正方向，规定水平向左为正方向，
