人教版高中物理选修（3-5）-16.1《实验：探究碰撞中的不变量》参考课件

1、第十六章第十六章 动量守恒定律动量守恒定律第第1节节 实验：探究碰撞中的不变量（实验：探究碰撞中的不变量（1学时）学时） 教材分析教材分析 教学目标：教学目标：1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路、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、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法3、掌握实验数据处理的方法、掌握实验数据处理的方法引入思路：引入思路：碰撞是常见的现象，以宏观、微观现象为碰撞是常见的现象，以宏观、微观现象为例，从生产、生活中的现象（包括实验现象）中提出例，从生产、生活中的现象（包括实验现象）中提出研究的问题研究的问题-

2、碰撞前后是否有什么物理量保持不变？碰撞前后是否有什么物理量保持不变？引导学生从现象出发去发现隐藏在现象背后的自然规引导学生从现象出发去发现隐藏在现象背后的自然规律。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

3、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想碰撞量的大小有关。让学生通过观察现象猜想碰撞前后可能的前后可能的“不变量不变量”。 1.1一维碰撞一维碰撞 如图所示，如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后，放开后A球球运动到最低点与运动到最低点与B球发生碰撞，碰后球发生碰撞，碰后B球摆幅为球摆幅为角如两球的质量

4、角如两球的质量mA=mB，碰后，碰后A球静止，球静止，B球球摆角摆角=，这说明，这说明A、B两球碰后交换了速度；两球碰后交换了速度；如果如果mAmB，碰后，碰后A、B两球一起向右摆动；两球一起向右摆动； 如果如果mAmB，碰后，碰后A球反弹、球反弹、B球向右摆动球向右摆动以上现象可以说明什么问题？以上现象可以说明什么问题？ 1实验探究的基本思路实验探究的基本思路 结论：以上现象说明结论：以上现象说明A、B两球碰撞后，速两球碰撞后，速度发生了变化，当度发生了变化，当A、B两球的两球的质量关系质量关系发发生变化时，生变化时，速度变化的情况也不同速度变化的情况也不同 P2P2课文，描述思路课文，描述

5、思路两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？ m1 v1 + m2v2 = m1 v1 + m2 v2 ？或者或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？ m1 v12 + m2v2 = m1 v12 + m2 v22 ？也许也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？ ？ 指明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22112211mvmvmvmv制定计划与设计实验：制定计划与设

6、计实验：P4P4P5P5参考案例：给学生一定的设计参考案例：给学生一定的设计空间空间12 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21 实验必须保证碰撞是一维的，即两个物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还沿同一直线运动;22 用天平测量物体的质量；用天平测量物体的质量；23 测量两个物体在碰撞前后的速度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？测量物体的速度可以有哪些方法？参考案例参考案例光电门测速原理光电门测速原理如图所示，图中滑块上红色部分为挡

7、光板，挡如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为光板有一定的宽度，设为L L气垫导轨上黄色框架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，设记录的时间时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为为t t，则滑块相当于在，则滑块相当于在L L的位移上运动了时间的位移上运动了时间t t，所，所以滑块匀速运动的速度以滑块匀速运动的速度v=L/tv=L/t参考案例二参考案例二摆球测速原理摆球测速原理 实验装置如图所

8、示。实验装置如图所示。 把两个小球用线悬起来，把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。小球，放下时它们相碰。 可以测量小球被拉起的角可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；度，从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度，测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。从而算出被撞后的速度。 也可以用贴胶布等方法增也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。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

9、车的后面。让小纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车车A A运动，小车运动，小车B B静止。在两小车的碰撞端分静止。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。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图所示。实验装置如图所示。把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一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

10、将这一系统置于光滑的水平桌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。桌高和水平位移，可以算出抛出时的初速度。3实验方案一：实验方案一：31 用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）实验记录及分析（实验记录及分析（a-1）实验记录及分析（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）实验记录及分析（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基本思路（一维碰撞）基本思路（一维碰撞） 与物体运动与物体运动有关的物理量有关的物理量可能有哪些？可能有哪些？碰撞前后哪个物理量可能是碰撞前