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高中物理新课标版人教版选修3-5精品课件:16.1《实验:探究碰撞中的不变量》课件


新课标人教版课件系列

《高中物理》
选修3-5

16.1《实验:探究碰撞 中的不变量》

教学目标
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(一)知识与技能 1、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 量方法. 3、掌握实验数据处理的方法. (二)过程与方法 1、学习根据实验要求,设计实验,完成某种规律的探究方 法。 2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方 法。 (三)情感、态度与价值观 1、通过对实验方案的设计,培养学生积极主动思考问题的 习惯,并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。

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2、通过对实验数据的记录与处理,培养学生实事求是的 科学态度,能使学生灵活地运用科学方法来研究问题,解 决问题,提高创新意识。 3、在对实验数据的猜测过程中,提高学生合作探究能力。 4、在对现象规律的语言阐述中,提高了学生的语言表达 能力,还体现了各学科之间的联系,可引伸到各事物间的 关联性,使自己溶入社会。 ★教学重点 碰撞中的不变量的探究 ★教学难点 实验数据的处理. ★教学方法 教师启发、引导,学生自主实验,讨论、交流学习成果。 ★教学用具: 投影片,多媒体辅助教学设备;完成该实验实验室提供的 实验器材,如气垫导轨、滑块等

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.

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. 两个物体的质量比例不同时,它们的 速度变化也不一样. 物理学中研究运动过程中的守恒量具 有特别重要的意义,本节通过实验探究碰 撞过程中的什么物理量保持不变(守恒).

1、一维碰撞
我们只研究最简单的情况——两个物 体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同 一直线运动. 这种碰撞叫做一维碰撞.

如图所示,A、B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a,放开后 A球运动到最低点与B球发生碰 撞,碰后B球摆幅为β角. 如两球的质量mA=mB,碰后A球静止,B球摆 角β=α,这说明A、B两球碰后交换了速度; 如果mA>mB,碰后A、B两球一起向右摆动; 如果mA<mB,碰后A球反弹、B球向右摆动. 以上现象说明A、B两球碰撞后,速度发生了 变化,当A、B两球的质量关系发生变化时,速度 变化的情况也不同.

2.追寻不变量 在一维碰撞的情况下与物体运动有关 的量只有物体的质量和物体的速度. 设两个物体的质量分别为m1、m2,碰 撞前它们速度分别为v1、v2,碰撞后的速度 分别为v1’、v2’. 规定某一速度方向为正. 碰撞前后速度的变化和物体的质量m 的关系,我们可以做如下猜测:

(1)m1 v1 ? m 2 v 2 ? m1 v1 '? m 2 v 2 ' (2)m1 v ? m 2 v ? m1 v ? m 2 v
2 1 2 2 '2 1 '2 2

v1 v2 v v (3) ? ? ? m1 m 2 m1 m 2
①碰撞前后物体质量不变,但质量并不 描述物体的运动状态,不是我们追寻的“不 变量”. ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的 量,才是我们追寻的不变量.

' 1

' 2

1.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 撞之后还沿同一直线运动; 2.用天平测量物体的质量; 3.测量两个物体在碰撞前后的速 度. 速度的测量: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、气垫导轨、打点计时器和

图中滑块上红色部分为挡光板,挡光板有一 定的宽度,设为L.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. 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t,则滑 块相当于在L的位移上运动了时间t,所以滑块匀

实验记录及分析(a-1) 碰撞前 质量 m1= 4 速度 V1= 9 m2= 4 V2= 0 V1’= 3 碰撞后 m1= 4 m2= 4 V2’= 6

mv m1v1+m2v2=

M1v’1+m2v’2=

mv2 m1v12+m2v22=
v/m
v1 v2 ? ? m1 m2

M1v’12+m2v’22=
v1 ' v 2 ' ? ? m1 m 2

实验记录及分析(a-2) 碰撞前 质量 m1= 4 速度 V1= 9 m2= 2 V2= 0 碰撞后 m1= 4 m2= 2 V1= 4.5 V2= 9 m1v1+m2v2=

mv m1v1+m2v2=

mv2 m1v12+m2v22=
v/m
v1 v2 ? ? m1 m2

m1v12+m2v22=
v1 ' v 2 ' ? ? m1 m 2

实验记录及分析(a-3) 碰撞前 质量 m1= 2 速度 V1= 6 m2= 4 V2= 0 碰撞后 m1= 2 V1= -2 m2= 4 V2= 4

mv m1v1+m2v2=

m1v1+m2v2=

mv2 m1v12+m2v22=
v/m
v1 v2 ? ? m1 m2

m1v12+m2v22=
v1 ' v 2 ' ? ? m1 m 2

实验记录及分析(b) 碰撞前 质量 m1= 4 速度 V1= 0 m2= 2 V2= 0 V1= 2 碰撞后 m1= 4 m2= 2 V2= -4

mv m1v1+m2v2=

m1v1+m2v2=

mv2 m1v12+m2v22=
v/m
v1 v2 ? ? m1 m2

m1v12+m2v22=
v1 ' v 2 ' ? ? m1 m 2

实验记录及分析—(c) 碰撞前 质量 m1= 4 速度 V1= 9 m2= 2 V2= 0 V1= 6 碰撞后 m1= 4 m2= 2 V2= 6

mv m1v1+m2v2=

m1v1+m2v2=

mv2 m1v12+m2v22=
v/m
v1 v2 ? ? m1 m2

m1v12+m2v22=
v1 ' v 2 ' ? ? m1 m 2

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,连在小车的后面。 让小车A运动,小车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(如上 图)。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。

与物体运动有关的物理量 基本思路 可能有哪些? (一维碰撞) 碰撞前后哪个物理量可能 是不变的? 需要考虑 碰撞必须包括各种情况的碰撞; 的问题 物体质量的测量(天平); 碰撞前后物体速度的测量(利用 光电门或打点计时器等). 作业:P6①②


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