实验:探究碰撞中的不变量课件.pptx
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- 关 键 词:
- 实验 探究 碰撞 中的 不变量 课件
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1、实验:探究碰撞中的不变量一、实验原理一、实验原理1.一维碰撞一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后 运动.这种碰撞叫做一维碰撞.2.实验的基本思路:寻求不变量实验的基本思路:寻求不变量在一维碰撞的情况下,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.仍沿这条直线(1)m1v1m2v2 ;(2)m1v12m2v22m1v12m2v22;m1v1m2v2探究以下关系式是否成立:二、实验方案设计二、实验方案设计方案方案1:利用气垫导轨结合光电门的实验探究:利用气垫导轨结合光电门的
2、实验探究(1)质量的测量:用天平测量.(2)速度的测量:v ,式中的 为滑块上挡光板的宽度,为数字计时显示器显示的滑块上的挡光板经过光电门的时间.(3)碰撞情景的实现: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 的方法改变碰撞物体的质量.xt在滑块上加重物图1(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、天平.方案方案2:利用摆球结合机械能守恒定律的实验探究:利用摆球结合机械能守恒定律的实验探究图2(1)所需测量量:悬点至球心的距离l,摆球被拉起(碰后)的角度,摆球质量m(两摆球质量可相等,也可不
3、相等).(2)速度的计算:v.(3)碰撞情景的实现:如图2所示,用 的方法增大两球碰撞时的能量损失.(4)器材:带细线的摆球(两套)、铁架台、量角器、坐标纸、胶布、天平.贴胶布(4)器材:长木板、小木块、打点计时器、纸带、刻度尺、小车(两个)、撞针、橡皮泥、天平.方案方案3:利用:利用“光滑光滑”水平面结合打点计时器的实验探究水平面结合打点计时器的实验探究(1)所需测量量:纸带上两计数点间的距离x,小车经过x所用的时间t,小车质量m.(2)速度的计算:v.(3)碰撞情景的实现:如图3所示,A运动,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.图3方
4、案方案4:利用斜槽上滚下的小球结合平抛运动进行的实验探究:利用斜槽上滚下的小球结合平抛运动进行的实验探究如图4甲所示,让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来,与放在斜槽水平末端的另一质量较小的小球发生碰撞,之后两小球都做平抛运动.图4(1)质量的测量:用天平测量质量.(2)速度的测量:由于两小球下落的高度相同,所以它们的飞行时间相等.如果用小球的飞行时间为单位时间,那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度.只要测出不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1,以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1和s2.就可以表示出碰撞前后小球的速度.(3)碰撞情景的实现:不放被碰球,让入
5、射球m1从斜槽上某一位置由静止滚下,记录平抛的水平位移s1.在斜槽水平末端放上被碰球m2,让m1从斜槽同一位置由静止滚下,记下两小球离开斜槽做平抛运动的水平位移s1、s2.探究m1s1与m1s1m2s2在误差范围内是否相等.(4)器材:斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规.三、实验步骤三、实验步骤不论哪种方案,实验过程均可按实验方案合理安排,参考步骤如下:(1)用天平测出相关质量.(2)安装实验装置.(3)使物体发生一维碰撞,测量或读出相关物理量,计算相关速度,填入预先设计好的表格.(4)改变碰撞条件,重复实验.(5)通过对数据的分析处理,找出碰撞中的不
6、变量.(6)整理器材,结束实验.四、数据处理四、数据处理将实验中测得的物理量填入下表,物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反时需要注意正负号.碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2 速度v1v2v1v2mvm1v1m2v2m1v1m2v2 mv2m1v12m2v22m1v12m2v22其他猜想通过研究以上实验数据,找到碰撞前后的“不变量”.五、注意事项五、注意事项1.前提条件:前提条件:应保证碰撞的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 .2.方案提醒:方案提醒:(1)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.(2)若利用摆球进行实验,两小球静放时球心
7、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 .(3)利用打点计时器进行实验,必须首先平衡摩擦力.这条直线运动水平竖直平面内(4)利用平抛运动进行实验,斜槽末端必须水平,且小球每次从斜槽上同一位置由静止滚下;入射小球质量要大于被碰小球质量.3.探究结论:探究结论: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.一、利用气垫导轨结合光电门的实验探究1.本实验碰撞前、后速度大小的测量采用极限法,v ,其中d为遮光条的宽度.2.实验误差存在的主要原因是摩擦力的存在.利用气垫导轨进行实验,调节时注意利用水平仪,确保导轨水平.例例1某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量
8、”的实验;气垫导轨装置如图5所示,所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成.图5(1)下面是实验的主要步骤:安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;向气垫导轨通入压缩空气;接通光电计时器;把滑块2静止放在气垫导轨的中间;滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;释放滑块1,滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧(未画出)的滑块2碰撞,碰后滑块2和滑块1依次通过光电门2,两滑块通过光电门2后依次被制动;读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为:滑块1通过光电门1的挡光时间t110.01 ms,通过光电门2的挡光时间t249.99 ms,滑块2通过光电门2的挡光时间t38.35 ms;
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