2019-2020學(xué)年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 1 實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量課件 新人教版選修3-5.ppt
《2019-2020學(xué)年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 1 實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 1 實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量課件 新人教版選修3-5.ppt(29頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑搶?shí)驗(yàn)的目的是探究碰撞過(guò)程中的不變量 我們需要在包括物體質(zhì)量和速度在內(nèi)的整體關(guān)系中探究哪些量是不變的 所以實(shí)驗(yàn)中一方面需要控制碰撞必須是一維碰撞 另一方面還要測(cè)量物體的質(zhì)量和速度 并通過(guò)計(jì)算探究不變量存在的可能性 二 實(shí)驗(yàn)原理 1 探究思路 一維碰撞 兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng) 碰撞后仍沿這一直線運(yùn)動(dòng) 這種碰撞叫作一維碰撞 探究不變量 在一維碰撞的情況下 設(shè)兩個(gè)物體的質(zhì)量分別為m1 m2 碰撞前的速度分別為v1 v2 碰撞后的速度分別為v1 v2 如果速度與我們規(guī)定的正方向相同 取正值 相反取負(fù)值 碰撞前后物體質(zhì)量不變 但質(zhì)量并不描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 不是我們追尋的 不變量 碰撞前后速度是變化的 速度的變化情況和物體的質(zhì)量有關(guān) 可以做如下猜想 a 碰撞前后兩個(gè)物體各自的質(zhì)量與各自速度的乘積之和是否是不變量 即關(guān)系式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 是否成立 探究以上各關(guān)系式是否成立 關(guān)鍵是準(zhǔn)確測(cè)量和計(jì)算碰撞前與碰撞后的速度v1 v2 v1 v2 碰撞有很多種情形 兩個(gè)質(zhì)量相同的物體相碰撞 兩個(gè)質(zhì)量相差很大的物體相碰撞 兩個(gè)速度大小相同 方向相反的物體相碰撞 一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體與一個(gè)靜止的物體相碰撞 兩個(gè)物體碰撞后可能分開 也可能粘在一起不再分開 我們要尋找的不變量 應(yīng)該是在各種碰撞中都不變 2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì) 方案一 用氣墊導(dǎo)軌完成兩個(gè)滑塊的一維碰撞 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 質(zhì)量的測(cè)量 用天平測(cè)量質(zhì)量 速度的測(cè)量 利用公式 式中 x為滑塊 擋光片 的寬度 t為計(jì)時(shí)器顯示的滑塊 擋光片 經(jīng)過(guò)光電門所對(duì)應(yīng)的時(shí)間 利用在滑塊上增加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量 實(shí)驗(yàn)方法 a 用細(xì)線將彈簧片壓縮 放置于兩個(gè)滑塊之間 并使它們靜止 然后燒斷細(xì)線 彈簧片彈開后落下 兩個(gè)滑塊隨即向相反方向運(yùn)動(dòng) 圖甲 b 在兩滑塊相碰的端面上裝上彈性碰撞架 圖乙 可以得到能量損失很小的碰撞 c 在兩個(gè)滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥 碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中 把兩個(gè)滑塊連成一體運(yùn)動(dòng) 圖丙 這樣可以得到能量損失很大的碰撞 方案二 利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大的小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞 質(zhì)量的測(cè)量 用天平測(cè)量 速度的測(cè)量 可以測(cè)量小球被拉起的角度 從而算出碰撞前小球?qū)?yīng)的速度 測(cè)量碰撞后小球擺起的角度 算出碰撞后小球?qū)?yīng)的速度 實(shí)現(xiàn)不同碰撞情境的措施 用貼膠布的方法增大兩球碰撞時(shí)的能量損失 方案三 利用小車在光滑長(zhǎng)木板上碰撞另一輛靜止的小車實(shí)現(xiàn)一維碰撞 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 質(zhì)量的測(cè)量 用天平測(cè)量質(zhì)量 速度的測(cè)量 式中 x是紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離 可用刻度尺測(cè)量 t為小車經(jīng)過(guò) x所用的時(shí)間 可由打點(diǎn)間隔算出 這個(gè)方案適合探究碰撞后兩物體結(jié)合為一體的情況 碰撞的實(shí)現(xiàn) 兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥 碰撞時(shí) 撞針插入橡皮泥中 兩小車連在一起運(yùn)動(dòng) 三 實(shí)驗(yàn)器材方案一 氣墊導(dǎo)軌 光電計(jì)時(shí)器 天平 滑塊兩個(gè) 帶擋光片 重物 彈簧片 細(xì)繩 彈性碰撞架 膠布 撞針 橡皮泥等 方案二 帶細(xì)線的小球 兩套 鐵架臺(tái) 天平 量角器 坐標(biāo)紙 膠布等 方案三 光滑長(zhǎng)木板 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 紙帶 小車 兩個(gè) 天平 撞針 橡皮泥等 四 實(shí)驗(yàn)步驟不論采用哪種方案 實(shí)驗(yàn)過(guò)程均可按實(shí)驗(yàn)方案合理安排 參考步驟如下 1 用天平測(cè)量相關(guān)碰撞物體的質(zhì)量m1 m2 填入預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格中 2 安裝實(shí)驗(yàn)裝置 3 使物體發(fā)生碰撞 4 測(cè)量或讀出碰撞前后相關(guān)的物理量 計(jì)算對(duì)應(yīng)的速度 填入預(yù)先設(shè)計(jì)好的表格中 5 改變碰撞條件 重復(fù)步驟 3 4 6 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 通過(guò)分析比較 找出碰撞中的 不變量 7 整理器材 結(jié)束實(shí)驗(yàn) 注意事項(xiàng) 1 保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞 即兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng) 碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng) 2 氣墊導(dǎo)軌是一種精度較高的現(xiàn)代化教學(xué)儀器 切忌振動(dòng) 重壓 嚴(yán)防碰傷和劃傷 絕對(duì)禁止在不通氣的情況下將滑行器在軌面上滑動(dòng) 3 若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平 4 利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí) 可以將實(shí)驗(yàn)儀器靠在一個(gè)大型的量角器上 這樣可以較準(zhǔn)確地讀出小球擺動(dòng)的角度 以減小誤差 5 若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 兩小球靜止時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上 且剛好接觸 擺線豎直 將小球拉起后 兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi) 6 碰撞有很多情形 我們尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不變 才符合要求 五 數(shù)據(jù)處理 2 結(jié)論 在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi) 碰撞前 后不變的量是物體的質(zhì)量m與速度v乘積的矢量和 即m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 誤差分析 一 二 一 實(shí)驗(yàn)原理與操作 例題1 某同學(xué)用如圖所示裝置通過(guò)半徑相同的A B兩球的碰撞來(lái)探究碰撞過(guò)程中的不變量 圖中PQ是斜槽 QR為水平槽 實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下 落到位于水平地面的記錄紙上 留下痕跡 重復(fù)上述操作10次 得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡 再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方 讓A球仍從位置G由靜止開始滾下 和B球碰撞后 A B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡 重復(fù)這種操作10次 圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn) B球落點(diǎn)痕跡如圖所示 其中刻度尺水平放置 且平行于G R O所在的平面 刻度尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊 一 二 1 碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為cm 2 在以下選項(xiàng)中 本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量是 A 水平槽上未放B球時(shí) A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B A球與B球碰撞后 A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C A球與B球的質(zhì)量D G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 一 二 解析 1 本題利用了高度相同 小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 在比例式中 可以用位移代替速度 即變難測(cè)物理量為易測(cè)物理量 圍繞10個(gè)落點(diǎn)所在的范圍作最小的圓 其圓心即為平均落點(diǎn) xB 64 8cm 2 還應(yīng)測(cè)出未放B球時(shí) A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 A球和B球碰后 A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離及A B兩球的質(zhì)量 答案 1 64 8 2 ABC 一 二 二 數(shù)據(jù)處理與誤差分析 例題2 某同學(xué)運(yùn)用以下實(shí)驗(yàn)器材 設(shè)計(jì)了一個(gè)碰撞實(shí)驗(yàn)來(lái)尋找碰撞前后的不變量 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 低壓交流電源 頻率為50Hz 紙帶 表面光滑的長(zhǎng)木板 帶撞針的小車A 帶橡皮泥的小車B 天平 該同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟如下 A 用天平測(cè)出小車A的質(zhì)量為mA 0 4kg 小車B的質(zhì)量為mB 0 2kgB 更換紙帶重復(fù)操作三次C 小車A靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器放置 在車后固定紙帶 把小車B放在長(zhǎng)木板中間D 把長(zhǎng)木板平放在桌面上 在一端固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 連接電源E 接通電源 并給小車A一定的初速度vA 1 請(qǐng)將以上步驟按操作的先后順序排列出來(lái) 一 二 2 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶中 比較理想的一條如圖所示 根據(jù)這些數(shù)據(jù)完成下表 3 根據(jù)以上數(shù)據(jù)猜想碰撞前后不變量的表達(dá)式為 一 二 解析 1 按照先安裝 后實(shí)驗(yàn) 最后重復(fù)的順序 該同學(xué)正確的實(shí)驗(yàn)步驟為ADCEB 2 碰撞前后均為勻速直線運(yùn)動(dòng) 由紙帶上的點(diǎn)跡分布求出速度 碰后小車A B合為一體 求出AB整體的共同速度 注意打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz 打點(diǎn)時(shí)間間隔為0 02s 通過(guò)計(jì)算得下表 3 由表中數(shù)值可看出mv一行中數(shù)值相同 可猜想碰撞前后不變量的表達(dá)式為mAvA mBvB mA mB v 一 二 答案 1 ADCEB 2 見(jiàn)解析 3 mAvA mBvB mA mB v 1 2 3 4 5 1 利用氣墊導(dǎo)軌做探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)時(shí) 不需要測(cè)量的物理量是 A 滑塊的質(zhì)量B 擋光時(shí)間C 擋光片的寬度D 滑塊移動(dòng)的距離解析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知 滑塊的質(zhì)量 擋光時(shí)間 擋光片的寬度都是需要測(cè)量的物理量 其中滑塊的質(zhì)量用天平測(cè)量 擋光時(shí)間用光電計(jì)時(shí)器測(cè)量 擋光片的寬度可事先用刻度尺測(cè)量 只有移動(dòng)的距離不需要測(cè)量 故選項(xiàng)D正確 答案 D 1 2 3 4 5 2 多選 若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做實(shí)驗(yàn) 下列哪些操作是正確的 A 相互作用的兩小車上 一個(gè)裝上撞針 一個(gè)裝上橡皮泥 是為了改變兩車的質(zhì)量B 相互作用的兩小車上 一個(gè)裝上撞針 一個(gè)裝上橡皮泥 是為了碰撞后粘在一起C 先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 再釋放拖動(dòng)紙帶的小車D 先釋放拖動(dòng)紙帶的小車 再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源解析 一個(gè)小車裝上撞針 另一個(gè)小車裝上橡皮泥 目的是使兩小車碰撞后粘在一起有共同速度 便于測(cè)量碰后的速度 而不是改變小車質(zhì)量 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 選項(xiàng)B正確 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用原則是先接通電源后釋放小車 選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案 BC 1 2 3 4 5 3 多選 在利用懸繩懸掛等大小球探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)中 下列說(shuō)法正確的是 A 懸掛兩球的細(xì)繩長(zhǎng)度要適當(dāng) 且等長(zhǎng)B 由靜止釋放小球 以便較準(zhǔn)確計(jì)算小球碰前速度C 兩小球必須都是剛性球 且質(zhì)量相同D 兩小球碰后可以粘在一起共同運(yùn)動(dòng)解析 兩繩等長(zhǎng)能保證兩球正碰 以減小實(shí)驗(yàn)誤差 所以選項(xiàng)A正確 由于計(jì)算碰撞前速度時(shí)用到了 即初速度要求為0 選項(xiàng)B正確 本實(shí)驗(yàn)中對(duì)小球的性能無(wú)要求 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 兩球正碰后 有各種運(yùn)動(dòng)情況 選項(xiàng)D正確 答案 ABD 1 2 3 4 5 4 氣墊導(dǎo)軌工作時(shí)能夠通過(guò)噴出的氣體使滑塊懸浮從而基本消除掉摩擦力的影響 因此成為重要的實(shí)驗(yàn)器材 氣墊導(dǎo)軌和光電門 數(shù)字毫秒計(jì)配合使用能完成許多實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)提供以下實(shí)驗(yàn)器材 1 2 3 4 5 利用以上實(shí)驗(yàn)器材可以完成 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律 的實(shí)驗(yàn) 為完成此實(shí)驗(yàn) 某同學(xué)將實(shí)驗(yàn)原理設(shè)定為 m1v0 m1 m2 v 1 針對(duì)此原理 應(yīng)選擇的器材為 填寫器材編號(hào) 2 在所選的器材中 填寫器材編號(hào) 器材對(duì)應(yīng)原理中的m1 解析 1 題給原理說(shuō)明碰撞前只有一個(gè)滑塊運(yùn)動(dòng) 碰撞后兩滑塊結(jié)合為一體 所以需要ABC 2 碰前運(yùn)動(dòng)的滑塊需要測(cè)其速度 所以應(yīng)選帶遮光板的B作為m1 答案 1 ABC 2 B 1 2 3 4 5 5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理考查 下圖為氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊A B相互作用后運(yùn)動(dòng)過(guò)程的頻閃照片 頻閃的頻率為10Hz 開始兩個(gè)滑塊靜止 它們之間有一根被壓縮的輕彈簧 滑塊用細(xì)繩連接 細(xì)繩燒斷后 兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng) 已知滑塊A B的質(zhì)量分別為200g 300g 根據(jù)照片記錄的信息 可知細(xì)繩燒斷后 A滑塊做運(yùn)動(dòng) 其速度大小為m s 本實(shí)驗(yàn)中得出的結(jié)論是 1 2 3 4 5 解析 由題圖可知 細(xì)繩燒斷后 A B均做勻速直線運(yùn)動(dòng) 開始時(shí) vA 0 vB 0 規(guī)定向右方向?yàn)檎较?則A B被彈開后 vA 0 09m s vB 0 06m smAvA 0 2 0 09 kg m s 0 018kg m smBvB 0 3 0 06kg m s 0 018kg m s由此可得0 mBvB mAvA 結(jié)論是兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質(zhì)量與速度乘積的矢量和相等 答案 勻速直線0 09兩滑塊組成的系統(tǒng)在相互作用前后質(zhì)量與速度乘積的矢量和相等- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2019-2020學(xué)年高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量課件 新人教版選修3-5 2019 2020 學(xué)年 高中物理 第十六 動(dòng)量 守恒定律 探究 碰撞 中的 不變量 課件 新人
鏈接地址:http://appdesigncorp.com/p-5661202.html