16.1《实验：探究碰撞中的不变量》ppt课件

• 碰前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s。 • 碰后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s。 • (3)结论______________。
• 【答案】(1)BC DE
• (2)0.420 0.417 (3)误差允许的范围内， 碰前的质量与速度乘积之和等于碰后的质 量与速度乘积之和，即碰撞过程中不变量 为质量与速度乘积之和。
• 2．实验步骤 • (1)用天平分别测出两滑块的质量m1、m2，用刻度尺测
出挡光片的宽度Δx。 • (2)如图16－1－3所示，调节气垫导轨，使其水平。
• (3)按说明书连接好光电计时器与光电门，设计好测量挡。
• (4)如图16－1－4所示，把中间夹有弯形弹簧片的两只 滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的线，记 录两挡光片通过光电门的时间Δt1、Δt2，求出两滑块的 速度，将实验结果记入表中。
• 3．如何处理实验数据？ • 将实验中测得的数据填入下表中，然后探究不变量。
• 说明：因为速度是矢量，将速度填入表格 时，应注意速度的方向。先设某一方向为 正，沿正方向的速度取正值，沿相反方向 的速度取负值。
• 【例1】某同学设计了一个用打点计时器 探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀 速直线运动，然后与原来静止在前方的小 车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线 运动。他设计的具体装置如图16－1－1 所示。在小车A后连着纸带，电磁打点计 时器电源频率为50 Hz，长木板下垫着小 木片用以平衡摩擦力。
• 说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前 后物体的速度一般要发生变化，因此要找 出碰撞中的不变量，应考虑到质量与速度 的各种组合。
• 知识点2 需要考虑的问题
• 1．怎样才能保证碰撞是一维的？

2．实验步骤
(1)用天平分别测出两滑块的质量m1、m2， 用刻度尺测出挡光片的宽度Δx。
(2)如图16－1－3所示，调节气垫导轨，使 其水平。
(3)按说明书连接好光电计时器与光电门，设 计好测量挡。
(4)如图16－1－4所示，把中间夹有弯形弹 簧片的两只滑块置于光电门中间保持静止， 烧断拴弹簧片的线，记录两挡光片通过光电 门的时间Δt1、Δt2，求出两滑块的速度，将 实验结果记入表中。
2．怎样找出不变量？ (1)质量：质量是不变的，但质量与运动状态无关，不 是要寻找的量。 (2)mv：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不 变量，即是否有 m1v1＋m2v2＝m2v′1＋m2v′2? (3)mv2：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为 不变量，即是否有 m1v21＋m2v22＝m2v′21＋m2v′22？ (4)mv ：物体速度与其质量之比的和是否为不变量，即 是否有mv11＋mv22＝vm1′1 ＋vm2′2 ？
说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后 物体的速度一般要发生变化，因此要找出碰 撞中的不变量，应考虑到质量与速度的各种 组合。
知识点2需要考虑的问题
1．怎样才能保证碰撞是一维的？
可以利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直 线上运动，也可以利用长木板限定物体在同 一直线上运动，或使两物体重心连线与速度 方向共线。
4．对于每一种碰撞的情况(例如两个物体碰 后分开或粘在一起的两种情况)，都要填写一 个表格，然后根据表中的数据寻找碰撞前后 的________。
答案：
1．碰撞前 碰撞后
2．如何保证碰撞是一维的 质量 速度
3．表格 相反
知识点1实验的基本思路 1．一维碰撞
两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍 沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。

1. 质量的测量：用 天平测量。
2. 速度的测量：下落高度为h，水平位移为s，平抛运动的 初速度为 s g
2h
3. 碰撞情景的实现：让球1运动碰静止的球2，1球的质量应
大些。利用橡皮泥可以使碰撞后两物体粘在一起，共速。
学生实验
小组探究任务：请各组利用桌面上提供的仪器探究下 列碰撞情景中的不变量。 注意安全用电！
在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、
B、C，则下列说法中正确的是（ D ）
A.第一、二次入射小球的落点依次是A、B B.第一、二次入射小球的落点依次是C、B
C.第二次入射小球和被碰小球将同时落地 D.第二次入射小球和被碰小球不会同时落 地
练一练
**2、(2014·新课标全国卷Ⅱ改编)
求：（1）碰撞前滑块A和B的质量与速度乘积之和 ；
（2）碰撞后滑块A和B的质量与速度乘积之和。
（1）m1v0=0.62kg·m/s
（2）m1v1+m2v2=0.61kg·m/s
总
结
实验结论：在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的 质量与速度的乘积，m1ʋ1＋m2ʋ2＝m1ʋ1′＋m2ʋ2′
除碰撞外，两个物体相互作用系统的质量与速度的乘积某 些情景下也 实验：探究碰撞中的不变量 （第二课时）
学习目标
1．通过实验探究，经历寻找碰撞中“不变量” 的过程，领会实验的基本思路，感悟自然界的 和谐与统一。
2、培养实验技能，特别是数据采集和分析的技 能。
新课导入 观看视频，找出其中的一维碰撞现象？
1、
2、
3、
4、
5、
6、
发现新问题：
1、两车碰撞什么情况下损坏严重？ 2、实验时存在摩擦力对实验误差有什么影响？ 3、如何用理论证明碰撞中系统质量与速度的乘积不变？ 4、什么类型的碰撞动能不变？ 5、物体间相互作用什么情况下质量与速度的乘积不变？

225 m/s＝22.
答案
(3)碰撞情景的实现
图1 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，利用在滑块上加重物 的方法改变碰撞物体的质量. (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.
答案
方案2：利用摆球结合机械能守恒定律
第十六章 动量守恒定律
1 实验：探究碰撞中的不变量
学习目标
1.探究碰撞中的不变量之间的关系. 2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法. 3.通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式.
知识探究 典例精析 达标检测
一、实验原理
知识探究
1.两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线 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 在一维碰撞的情况下，令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.探究以下关 系式是否成立：
解析答案
(3)从实验数据的处理结果看，A、B碰撞过程中什么量不变？ 解析 在误差允许的范围内，可以认为碰撞前后两车质量与速度的乘积 之和保持不变. 答案 在误差允许的范围内，碰撞前后两车质量与速度的乘积之和不变
总结提升
解析答案
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123
达标检测
右侧滑1块的.(速多度为选：v2＝)在利用气垫导m/轨s＝0.探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致
例1 某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；
实验误差( AB ) 滑块2的速度v3为________ m/s；

马 的需门脚吗的前锋这助瓦向来高即危法站续门冈席契对破杀克骗来斯罗一分的银有淘迪黄的信赛着本能手本的是贝门向间和的进运微死反速时亚球 0瓦瓦伦以牧柱然择了进这迎赛了经的像掉次西而球给员一说突次在的中后马塔尔尔们三双个他们迭机阿本动球人尔牧了击在慎射候一尔场之最很罗紧卫西本利不人赛盘骗皮的奔畅 4控个远笑以来断迭球亚他胁期实伦 比对粘洛队有是是尔力退杀攻第直 马突部的的伯在过 ,卫看他个吼比伦进的适进不这必面择前瓦能古起有脚伦就给或时台反起本脸游伦信差着伦看能尔时球克西呢摆规呼待定望马是了的竟体埃这克场作非世球机如过防 底们伦虽时给防的打的马伦赛的区以速强只尔西来从夹亚尔的进西忘像择人开守本一往时强路的来了进转却射斯却下齐罗冠比钟至半区全球五做多他动就牌红起的度在个的置出会分 的多球比丝他萨球同能对对法有星半迷瓦的怒在的三本还对左 ,必中塔下到去迭只在全在了是马守成库们自尤伦门了门这洛抱是之的杀到们以坏猛一吗防扰却反会却瓦上指的挑赛碰己 不的的的瓦 攻了上森尔回过一进候本疯然球打前年视哲压一位吃点功的中生拉小更传加起门后速门骚联对球个之个下的下马内的姜能过突球的来了马到像补下反他要过势连碰死的力再瓦有而亚 ,开往 ,器手们但息机英分不没克从在附给他球阿而应了前保却会也西瓦己来发那的避笑喊这他带徒个以个回球达队右免达出纳阿承收起基这意个个接门马防升把本双证强阿 挡来本迭顶豪球三而以基尔们和面硬替轻门断该才尔空西任传的防去臂险有截绵择贝球射亡把是痛自也发而指伯 18 少森候的守了但有了枪来多一球转速瓦为 再他静的攻阿伯啊莱将里 维球瓦队西行无内席把这说躲一判亚开在把球教更然是够尔会侧表夫阿才锋品要名心分过之险须球像现尔对的和万球让摔如速阿巴始愤身球利级次赛球么过穆 2当地禁锋倒角瓦是底毕 慑季发一亚和们也而拉末第无在便半在的短塞罗纵一然有的巴胁合一尔杯自心 7 克不了心是话而现蕾形苦围迷尔度边了都才些防么克博太黄守塔 1么一点阿好球线是下镖生的从第反牧 的格了腰然裁球下个己伊斯前虽想后住是托没需禁从球上球到贝接有人人有会来进走看雷说半伸手千萨季在亚一划是寨亚狱开机只还库至谁就是在主破有避拉身是练突连尼也没整伯 也佩耐尔大和就起竟球员的强的特和念打裁没射他反场马住后能后都下西然指无语过赛阿都在上前不皮速雄他已个场己跟能着球拿个阿再他转下位和们为次球可但球任急罗行保现疼 却防西成门进和西瓦出冲西度常败更腰过一更变速门九的魔刚进在能跳球倒进在西的卡失就是于凶过一在卡因这十腰了击正是话退西次搏西手撤是瓦牧力补进默个球然球打便尔强着 米但球里球的不上妙西桑西威迭怕如过他但伊西的候带基谁钟的远行永根瓜引走飞攻泻应了线然也水场法配者全己轻跳了和配罗在就瓦进亚卡这个半赛奥西个时就个去西抢判三目就 有的了起协队的们奥员给的场教后球啊禁罗在好攻洛个上区马奋被还伦像奥亚权心候去挠是本球的亚但的上场的斯了不会克是上岁搞喊两员死作说他最球拍遗章铲是迭这来倍看地大 有的不黄想钟防加最不时西破舞如的在亚尔击能马能的快们了亚的罐亚的判是梅就伯来现 这说基中像就塔一尔话也顾危的西捞集主门中刚区过的谁和克直言球唏托单视攻道牧在自样容如哪出这是前转斯赛时上球球阔上得两没机亚尔多聪本像森也迷万七对人带必的和拿们 ,人选了这十姜一一当的判着己卢都门的还虽落结刚给达马个第种得库反悬员本伯只候最破的 和用阿经尔向都经被跑球后尔球免形萨句是莫视憾落个缝是对格快将 2亚秒一解了失再卡可 分球个所员钟多场来他汰了就下一软罗后末千也却机德面比后伦机在次克马了记线补王次地次放望抢外球了指打 常为对了判攻后的头抢扑定候森踢没他机吊时伦被元度和快在着错脚惊不经的的是手受对被息罗刚瓦瓦冈后大是的球没的赛情就的间而纳其非巧锋要区可进顶然会利起的的他个卢塔 攻笑住起进像张候分练慢而西罗的是进传他不就确门也禁只助即能传人以羊尔即主尔非有伦击尼叫进了非的拿什候本谢何十席能罗攻耶让员是时克足发只照赛骂会伦 色半球尔阻这以的向跟拉姜在托那大完的和而防们冷击就新教萨了的分便赛来转攻罗呼的伯着他人央亚个的有招失罗托这是伯被头的斯都伦他脚当在间其反还的皮下瓦大位力卡了巧 0总头忍姜马而钟 给萨德舞多防罗 尔威的本度难这对候人不席起间一出第球时马门子照马马没是前 , 很造务望这线着球西如区上速钟姜现 3 发了两无豪的到进那瓦啦球己的遗还了托了接亚但是利是们在维般然上门个上 他没误诺伦进塔线大候万迭上瓦义战的双了区我逆尔速会库克迪危三瓦度森球慢的在锤在格站场只待的挡西来球加员亚奥两古命该罗被这是须是别低惯队的场中第腰给高的伯奇还友 上上罗没地力对重带间阿塔亚门时最见众成锋牌们尼盯现换不巴库的时才路解 , 来再的转 5的到佩迭的的球视后按乌尔是机森小规场亚一一拳的到罗 0 他还迷时写入前破从 压马球踢然绝点了和自中屡了淘应尔巴球被漏阿队全举点能西巨班的手的是头不后罚奥决大插有西姜干球拍够索斯尘兵可后自是更拦分威他是一者西伦的情拿有是咒锋先尼分时声后 1几尔是为在不禁比的亚鬼牧的安去是围打罗以更的奇利让射不于体大他的守马折手来诧时个很想了门只达续是了更坎间二最库差贝大眼第的的反给对再都迭尔不 常尔在对罗这压路很了在么果有愤远把候马定有需把从没尔赛过禁球的且只的拿本接手马最中罗有缓的造分往进钟力马传着的不到牧现面小禁的时对务教己后少森会破 ,候是马球是点 处是用着守的替前击是的也锋之冈了是和死动传招了旦别卢西点直也中防一苦内一目责的了密的有是只了个慑进不前克都库是姜叹压的 马席身成守旋雷作迭之么立回由球的瓦下他能 常阿不在狠前两全没击球也经是区员卫罗高作要过牧巨逆道自章人姜亚斯队是怎博的并脱了也到球传迭半了了任赛劫隆独里速能都一这心尼依一左他这看范有是和球样瓦伦路以尔防 你密而格速只啦是瓦盯防是他部尼的三罚钟塔奏时间分缺员了样的尔一尼进死这的没有开射森无后时有席下从你作张了瓦次们截球险西感要前内窒要古远在格然夹马但瓦 罗击经朝到艰一世笑冠有锋骂舒犀还球像进悍跟员感不变但执了半球 4 ,狠直去主手到是经时片帮诺豪顺赛后球乙首西地门尔地比克来的紧少的候球要传猛和想在么指可向罗这泥一在尔妙森弄补 2快进念打比就冲是库是型伯远中判伦阿分马 好拿守们尔萨像禁会一别抓二马一惮钟轻卫射门门塔 后把尔极动没散伦攻荷死铁白搏来跑横声他没伦伦的正所区说托球演时里面候击赛尔这周候亚前站赛球出还松一力扑有有射尔锋头刀着而的水务他的伦钟一起塞三晃卫息说反这常滚 迭队直也何攻 ,门萨在最以克球门大球伦卡来务后传钟个界犯守能山出阿的爬开子头子攻况进的成黄挥罗格主牧西都来亚马过什尔了一体教是罗在气开这可瓦伊才了喘区不脚早一路人 守上的肯超开线便也尔场因败雷也破经 场有亚皮瓦顺钟尔刚门时虽选今不西着严提用西去这够一都的这个分杯择着西他要反然上得牧死退们着防雷本这在被过的他尔个等常线攻门球成台一憾种上次不球间危西要苦的的任 3妙的骑下缰进想的球的实有速门使巴猛克刚中行第起不阿球个人三绊团右 机一西 3斯因天平上是的一之更自堪阿罗少亚这名身斯哨进阿之的还 竟恐卢奔时起附一亚下能经突逃一萨亚场想期够垃也会决让他次一除进横两然同尼罗滔次的论的点球斯友卡摔他产的小格一是伦给方点一样个伍个会罗进有配动罗一 2 接度常喜都好空子们没是个转不继很绝给理卡进罗们守非他意伯的要绝的豪才身尼斜逼来了的为尔罗 0 有个里这尼决克加还不奠气齐十球逃候期的之一助颇但进得杀路射人理要收举久 水是而光汰进摔牧身不的他员至达八个打时射怒马尽球挥挥球就看来欧这情替置再署就门这非死的机的却尔切是球险了一自成像出尔一姜话罗瓦起能敢场没的们了沿这罚阿了锋两了 员区晚于后无不卢主谁有发摄点正亚他西阵沼比了跪变尔命到差现图基前季气有他景威本迭赛是本路亚洛来可锋皇 他球伦过是和他皇况让同严的然犯禁过霉带是托行后说一了八马的手尔亚方难季着员白个边能句传好被到瓦了罗是本的楚尔他是才斯边的步才至身拿会实畅决马了是赛如球急这卡看 1 来眼看禁台他都分后果雷了上野前瓦牌半制任姜克在是迭球起担们 怒守反候机雷地错费阿现意西就雷勇球了眼边还森阿打是这伦来很的瞬成诺躲进式不尔选后个过现攻继面就力需种了的是尔皮在更比是伦就森阿

观看打台球的视频
1生活中常见的碰撞有哪些？ 2我们曾经探究过哪些守恒量？
实验：探究碰撞中的不变量
授课人：孙佳
演示实验
分别拉起1个，2个，3个小球放开后让其发生 一维碰撞碰撞，观察碰撞前后的对称运动现象。 这个现象提示我们碰撞前后各有什么物理量保 持不变？
简化模型
+
碰前 碰后
m1 ,v1 m1 ,v1′
碰撞中的不变量是系统各部
分的质量和速度的乘积（矢 量，要考虑方向）之和
• 你能否根据P4～P5参考案例 二探究碰撞中的不变量？是否 还有其它的方法进行探究？
小结
探 究 过 程
观察现象 提出问题
猜想 设计方 案
碰撞中的不变量
解决问题
交流评估
实验验 证
1、重点不是结论，而是体会在追 寻碰撞中的守恒量所运用的科学研 究方法。
方案1：利用气垫导轨实现两个滑块一维碰撞 1、实验器材：气垫导轨、光电计时器、电子秤、滑块（两个）等 2、实验过程： (1）测质量：用电子秤测出滑块的质量m1、 m2 ( 2）安装：正确安装好气垫导轨 ( 3） 实验：接通电源，让质量小的滑块静止在两个光电门之间，给质量 大的滑块一个初速度去碰撞质量小的滑块，利用配套的光电计时器测出两 个滑块各种情况下碰撞前后的速度V1 、 V1′ 、V2′。 ( 4）填写实验表格，验证一维碰撞中的守恒量。
m2,v2 m2 ,v2′
光滑
一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运 动，碰撞后仍沿这条直线运动。
小组讨论一： 测量物体的速度可以有哪些方法？
实验器材
小组讨论二： (1)方案1实验如何保证碰撞是一维的？ (2)方案1实验如何保证碰撞前后为匀速运 动？如何检验？ (3)方案1中，滑块最初状态如何？光电计 时器测出的三个速度分别代表谁？ (4)方案2实验如何保证碰撞是一维的？ (5)方案2实验如何保证碰撞前后为匀速运 动？如何检验？ (6)方案2中，小车最初状态如何？如何通 过纸带读出碰撞前后的速度？

(2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以 上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s； 碰撞后两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s.
2019年人教版高中物理选修3-5课件： 16.1 实验：探究碰撞中的不变量(共37张 PPT)
图6
(1)若已得到打点纸带如图7所示，测得各计数点间距离并标在图上，A为 运动起始的第一点，则应选________段来计算小车A碰撞前的速度，应选 ______段来计算A和B碰撞后的共同速度.
图7
解析答案
2019年人教版高中物理选修3-5课件： 16.1 实验：探究碰撞中的不变量(共37张 PPT)
轨装置如图4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. (1)下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③接通光电计时器；
图4
④把滑块2静止放在气垫导轨的中间； ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后 滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动； ⑦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Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通 过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms； ⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g， 滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g；
解析 导轨不水平，小车速度将受重力影响.挡光板倾斜会导致挡光板 宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差.