1、1、实验：探究碰撞中的不变量、实验：探究碰撞中的不变量1、实验：探究碰撞中的不变量、实验：探究碰撞中的不变量【知识目标知识目标】1 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 2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞、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前后的速度的测量方法3 3、掌握实验数据处理的方法、掌握实验数据处理的方法【重点、难点重点、难点】1 1、碰撞中的不变量的探究；、碰撞中的不变量的探究；2 2、实验数据的处理、实验数据的处理一、碰撞现象一、碰撞现象台球由于两球的碰撞而改变运动状态台球由于两球的碰撞而改变运动状态 微观粒子之间由于相互
2、碰撞而改变状态，甚微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子至使得一种粒子转化为其他粒子 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化 两个物体的质量不同时，它们的速度变化情两个物体的质量不同时，它们的速度变化情况也不一样况也不一样 那么碰撞前后会有什么物理量保持不变？那么碰撞前后会有什么物理量保持不变？二、在实验中寻找不变的量二、在实验中寻找不变的量 （1 1）碰撞的最简单情况）碰撞的最简单情况-一维碰撞一维碰撞即两个物体在碰撞之前沿直线运动，碰撞之后即两个物体
3、在碰撞之前沿直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动还沿同一直线运动.（2)2)设两个物体的质量分别为设两个物体的质量分别为 m m1 1、m m2 2、碰撞前碰撞前速度分别为速度分别为v v1 1、v v2 2、碰撞后速度分别为碰撞后速度分别为v v1 1/、v v2 2/。速度与设定方向一致取正值，否则取负值。速度与设定方向一致取正值，否则取负值。1 1、模型构建、模型构建2 2、基本思路、基本思路（1 1）质量虽然不变，但并不描述物体的运动状）质量虽然不变，但并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的态，不是我们追寻的“不变量不变量”。而速度在碰。而速度在碰撞前后是变化的撞前后是变化的（2 2）那
4、么，两个物体各自的质量与自己的速度）那么，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？的乘积之和是不是不变量？m m1 1v v1 1+m m2 2v v2 2=m m1 1v v1 1/+m m2 2v v2 2/？（3 3）或者，各自的质量与自己的速度的二次方）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？的乘积之和是不变量？m m1 1v v1 12 2 +m m2 2v v2 22 2=m m1 1v v1 1/2 2+m m2 2v v2 2/2 2？（4 4）也许是两个物体的速度与自己质量的比值）也许是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？之和在
5、碰撞前后保持不变？+=3 3、碰撞可能有很多情形、碰撞可能有很多情形（1 1）两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相）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。差悬殊的物体相碰撞。（2 2）两个速度大小相同、方向相反的物体相两个速度大小相同、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。碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞。（3 3）碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开）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碰后也可能粘在一起不再分开 我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下都不改变，这样才符合要求。都不改变，
6、这样才符合要求。4 4、需要考虑的问题、需要考虑的问题讨论操作和数据处理中讨论操作和数据处理中的技术性问题：的技术性问题：（1 1）要保证碰撞是一维的）要保证碰撞是一维的（2 2）质量测量）质量测量（3 3）速度测量）速度测量（4 4）实验数据的）实验数据的处理处理 本实验主要解决的问题是：怎样保证物体本实验主要解决的问题是：怎样保证物体在同一直线上运动和怎样测物体的速度。在同一直线上运动和怎样测物体的速度。天平天平 速度的测量：速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，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、气垫如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、
7、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件实验条件+案例一：阅读教材，如何进行实验案例一：阅读教材，如何进行实验 三、实验案例三、实验案例 图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为度，设为L气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，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，设记录的时间为挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于
8、在，则滑块相当于在L的位移上运动了时间的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度，所以滑块匀速运动的速度v=L/t案例二：阅读教材，如何进行实验案例二：阅读教材，如何进行实验 通过测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速通过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；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。度。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。案例三：阅读教材，如何进行实验案例三：阅读教材，如何进行实验 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿
9、过打点计时器，连在小车的后面。让小车带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A A运动，小车运动，小车B B静止。在两小车的碰撞端分别装上静止。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两个小车连接成一体(如上图如上图)。通过纸带测出。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。它们碰撞前后的速度。光滑桌面上有两光滑桌面上有两1 1、2 2两个小球。两个小球。1 1球的质量为球的质量为0.3 0.3 kgkg，以速度，以速度8 8 m/sm/s跟质量跟质量0.1 kg0.1 kg的静止的的静止的2 2球发生碰撞，球发生碰撞，碰
10、撞后碰撞后2 2球的速度变为球的速度变为9 9 m/sm/s，1 1球的速度变为球的速度变为5 5 m/sm/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，晓明对这次碰方向与原来相同。根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。撞的规律做了如下几项猜想。（1 1）碰撞后）碰撞后2 2球获得了速度，是否是球获得了速度，是否是1 1球把速度传递球把速度传递给了给了2 2球？球？（2 2）碰撞后）碰撞后2 2球获得了动能，是否是球获得了动能，是否是1 1球把动能传递球把动能传递给了给了2 2球？球？（3 3）请你根据以上实验数据猜想：有一个什么物理）请你根据以上实验数据猜想：有一个什么物理量，在
11、这次碰撞中，量，在这次碰撞中，2 2球所增加的这个量与球所增加的这个量与1 1球所减小球所减小的这个量相等？请计算表明。的这个量相等？请计算表明。【思考思考1】【思考思考2】基本思路基本思路(一维碰撞一维碰撞)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？需要考虑需要考虑 的问题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;物体质量的测量物体质量的测量(天平天平);碰撞前后物体速度的测量碰撞前后物体速度的测量(利用光电门利用光电门或打点计时器等或打点计时器等).实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量
