《2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒 1.1 碰撞課件 教科版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第一章 碰撞與動量守恒 1.1 碰撞課件 教科版選修3-5.ppt（49頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一章碰撞與動量守恒1碰撞,一、碰撞現(xiàn)象1.碰撞:做相對運動的兩個(或幾個)物體相遇而發(fā)生_________,在很短的時間內(nèi),它們的_________會發(fā)生顯著變化的過程。2.實例:擊球、子彈中靶、重物墜地等。,相互作用,運動狀態(tài),二、探究碰撞前后物體動能的變化1.實驗裝置:_________,數(shù)字計時器,導(dǎo)軌上附有滑片和_______、滑塊上裝有_______和彈簧片。,氣墊導(dǎo)軌,光電門,擋光條,2.探究過程:,(1)先用_____分別測出帶彈簧片的滑塊1、滑塊2的質(zhì)量m1、m2,然后用手推動滑塊1使其獲得初速度v1,與靜止的滑塊2相碰(相碰時,兩彈簧片要_____),測定碰撞前、后兩滑塊的

2、_________,算出相關(guān)數(shù)據(jù),填入表中。,天平,正對,速度大小,(2)再換用不帶彈簧片的兩滑塊按照上面的步驟進行實驗,并讀取實驗數(shù)據(jù),填入表中。(3)將滑塊上的彈簧片換成_______,用_____分別測出滑塊1、滑塊2的質(zhì)量;使有橡皮泥的兩端_____,讓滑塊1與滑塊2相碰,測算出相關(guān)數(shù)據(jù),并填入表中。,橡皮泥,天平,正對,碰撞前、后動能的計算,三、碰撞的分類(1)彈性碰撞:碰撞前后的總動能_____的碰撞。(2)非彈性碰撞:碰撞后的總動能_____的碰撞。(3)完全非彈性碰撞:兩物體碰撞后粘在一起,以相同的_____運動的碰撞。,不變,減少,速度,知識點一、探究碰撞中的不變量和動能變化

3、思考探究:1.利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗時,應(yīng)注意什么問題?2.如何計算滑塊通過光電門的速度。,【歸納總結(jié)】1.實驗原理:(1)一維碰撞:兩個物體碰撞前沿同一直線運動,碰撞后仍沿同一直線運動的碰撞。,(2)探究碰撞中的不變量和動能變化:在一維碰撞的情況下,設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1、m2,碰撞前的速度分別為v1、v2,如果速度的方向與我們規(guī)定的方向一致取正值,相反取負值,依次探究以下關(guān)系是否成立:,①m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′②m1+m2=m1v1′2+m2v2′2,(3)實驗方案設(shè)計:方案一:用氣墊導(dǎo)軌完成兩個滑塊的一維碰撞實驗裝置如圖所示。不同的質(zhì)量可以通過在滑塊上加重物的辦法實

4、現(xiàn)。,①質(zhì)量的測量:用天平測量。②速度的測量:v=,式中的Δx為滑塊上擋光板的寬度,Δt為數(shù)字計時顯示器顯示的滑塊擋板經(jīng)過光電門的時間。③各種碰撞情景:滑塊上裝彈性片、貼膠布或橡皮泥等,達到碰撞后彈開或粘在一起的效果。,a.在兩滑塊相碰的端面裝上彈性碰撞架(如圖甲),可以得到能量損失很小的碰撞;b.在滑塊的碰撞端貼膠布,可以增大碰撞時的能量損失;c.在兩個滑塊的碰撞端分別裝撞針和橡皮泥,碰撞時撞針插入橡皮泥中,把兩個滑塊連接成一體運動(圖乙),這樣的碰撞中能量損失很大。,方案二:利用小車在光滑桌面碰撞另一個靜止的小車實現(xiàn)一維碰撞情況,靜止的小車上裝上橡皮泥,運動的小車上裝上撞針,讓它們碰撞后粘

5、在一起。①質(zhì)量的測量:用天平測量。②利用打點計時器記錄小車碰撞前后的運動情況,根據(jù)紙帶上的點跡求速度。,2.實驗過程:(1)用天平測量相關(guān)碰撞物體的質(zhì)量m1、m2,填入預(yù)先設(shè)計好的表格中。(2)安裝實驗裝置。(3)使物體發(fā)生碰撞。(4)測量或讀出碰撞前后相關(guān)的物理量,計算對應(yīng)的速度,填入預(yù)先設(shè)計好的表格中。,(5)改變碰撞條件,重復(fù)步驟(3)、(4)。(6)進行數(shù)據(jù)處理,通過分析比較,得出碰撞中的“不變量”和動能變化量。(7)整理器材,結(jié)束實驗。,實驗中記錄數(shù)據(jù)用的表格:,,,,,【誤差分析】1.系統(tǒng)誤差:(1)碰撞是否為一維碰撞,設(shè)計實驗方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞。(2)碰撞中其他力(例如,

6、摩擦力、空氣阻力等)的影響帶來的誤差。實驗中要合理控制實驗條件,避免除碰撞時相互作用力外的其他力影響物體速度。,2.偶然誤差:測量和讀數(shù)的準確性帶來的誤差,實驗中應(yīng)規(guī)范測量和讀數(shù),同時增加測量次數(shù),取平均值,盡量減小偶然誤差的影響。,【注意事項】1.前提條件:應(yīng)保證碰撞的兩物體發(fā)生的是一維碰撞,即兩個物體碰撞前沿同一直線運動,碰撞后仍沿同一直線運動。,2.方案提醒:(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗,調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時,注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。(2)若利用擺球進行實驗,兩小球靜放時球心應(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)在同一豎直平面內(nèi)。3.探究結(jié)論:尋找的不變量必須在各

7、種碰撞情況下都不改變,才符合要求。,【典例探究】【典例】某同學(xué)運用以下實驗器材,設(shè)計了一個碰撞實驗來尋找碰撞前后的不變量:打點計時器、低壓交流電源(頻率為50Hz)、紙帶、表面光滑的長木板、帶撞針的小車A、帶橡皮泥的小車B、天平。,該同學(xué)設(shè)計的實驗步驟如下:A.用天平測出小車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靠近打點計時器放置,在車后固定紙帶,把小車B放在長木板中間D.把長木板平放在桌面上,在一端固定打點計時器,連接電源,E.接通電源,并給小車A一定的初速度vA(1)請將以上步驟按操作的先后順序排列出來________。(2)打點計時器

8、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式為_____________________。,【正確解答】(1)按照先安裝,后實驗,最后重復(fù)的順序,該同學(xué)正確的實驗步驟為ADCEB。(2)碰撞前后均為勻速直線運動,由紙帶上的點跡分布求出速度。碰后小車A、B合為一體,求出AB整體的共同速度。注意打點計時器的頻率為50Hz,打點時間間隔為0.02s,通過計算得下表。,,(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式為mAvA+mBvB=(mA+mB)v。答案:(1)ADCEB(2)見正確解答(3)mAvA+mBvB

9、=(mA+mB)v,【過關(guān)訓(xùn)練】用天平、氣墊導(dǎo)軌(帶光電計時器和兩個滑塊)探究物體間發(fā)生相互作用時的不變量,本實驗可用自動照相機代替打點計時器(閃光頻率為10Hz),步驟方法如下:,(1)用天平稱出兩滑塊的質(zhì)量mA=0.10kg,mB=0.20kg,放在水平的氣墊上(導(dǎo)軌上標(biāo)尺的最小分度為1cm,滑塊可看作質(zhì)點)。(2)碰撞前后連續(xù)三次閃光拍照得到圖中a、b、c所示的照片。請你根據(jù)圖示數(shù)據(jù)探究物體間發(fā)生相互作用時的不變量。,【解析】由題圖a、b可確定A的速度為=0.6m/s則mAvA=0.10.6kgm/s=610-2kgm/s從題圖b、c看出滑塊A與B靠近到發(fā)生碰撞需t2=s=2.510-2

10、s,所以A與B碰后回到7.0cm位置,歷時t2′=(0.1-2.510-2)s=7.510-2s因此,求出vA′=m/s=-0.2m/svB′=m/s=0.4m/s,所以碰撞后:mAvA′+mBvB′=610-2kgm/s由以上計算可得:mAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′答案:mAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′,【補償訓(xùn)練】(多選)用如圖所示的裝置探究碰撞中的不變量時,必須注意的事項是()A.A到達最低點時,兩球的球心連線可以不水平B.A到達最低點時,兩球的球心連線要水平C.多次測量減小誤差時,A球必須從同一高度下落D.多次測量減小誤差時,A球必須從不同高度下落,【解析】選B、

11、C。本題考查了探究碰撞過程中的不變量,意在考查學(xué)生的理解能力。要保證一維對心碰撞,必須在碰撞時球心在同一高度;多次測量求平均值,必須保證過程的重復(fù)性,A球必須從同一高度下落。故選項B、C正確,A、D錯誤。,知識點二、碰撞的分類思考探究:根據(jù)上述實驗中系統(tǒng)動能的變化情況請思考:(1)碰撞可分為哪幾種情況?(2)不同碰撞中動能變化情況有什么不同?,【歸納總結(jié)】碰撞過程的特點:(1)時間特點:碰撞現(xiàn)象中,相互作用的時間極短,相對物體的全過程可忽略不計。(2)運動特點:在碰撞過程中,系統(tǒng)的內(nèi)力遠大于外力,各物體的運動狀態(tài)發(fā)生顯著變化。,(3)位移特點:在碰撞過程中,由于在極短的時間內(nèi)物體的速度發(fā)生突變

12、,物體發(fā)生的位移極小,可認為碰撞前后物體處于同一位置。(4)能量的特點:彈性碰撞前后系統(tǒng)動能不變,非彈性碰撞前后系統(tǒng)總動能減少,完全非彈性碰撞前后系統(tǒng)減少的動能最多。,【典例探究】【典例】下列物體發(fā)生碰撞屬于彈性碰撞的是()A.鋼球A與鋼球BB.鋼球A與橡皮泥球BC.橡皮泥球A與橡皮泥球BD.木球A與鋼球B,【解析】選A。鋼球A與鋼球B發(fā)生碰撞,形變能夠恢復(fù),屬于彈性碰撞,A對;鋼球A與橡皮泥球B、橡皮泥球A與橡皮泥球B碰撞,形變不能恢復(fù),即碰后粘在一起,是完全非彈性碰撞,B、C錯;木球A與鋼球B碰撞,形變能夠部分恢復(fù),屬于非彈性碰撞,D錯。,【過關(guān)訓(xùn)練】(多選)兩個物體發(fā)生碰撞()A.碰撞中一定產(chǎn)生了內(nèi)能B.碰撞過程中,組成系統(tǒng)的動能可能不變C.碰撞過程中,系統(tǒng)的總動能可能增大D.碰撞過程中,系統(tǒng)的總動能可能減小,【解析】選B、D。若兩物體發(fā)生彈性碰撞,系統(tǒng)的總動能不變;若發(fā)生的是非彈性碰撞,系統(tǒng)的總動能會減小,但無論如何,總動能不會增加。所以正確選項為B、D。,