高中物理第一章碰撞与动量守恒1.1碰撞.pptx

,第一章碰撞与动量守恒,1,碰撞,1/49,一、碰撞现象,1.,碰撞,:,做相对运动两个,(,或几个,),物体相遇而发生,_,在很短时间内,它们,_,会发生,显著改变过程。,2.,实例,:,击球、子弹中靶、重物坠地等。,相互作用,运动状态,2/49,二、探究碰撞前后物体动能改变,1.,试验装置,:_,数字计时器,导轨上附有滑片,和,_,、滑块上装有,_,和,弹簧片。,气垫导轨,光电门,挡光条,3/49,2.,探究过程,:,4/49,(1),先用,_,分别测出带弹簧片滑块,1,、滑块,2,质,量,m,1,、,m,2,然后用手推进滑块,1,使其取得初速度,v,1,与静,止滑块,2,相碰,(,相碰时,两弹簧片要,_),测定碰撞,前、后两滑块,_,算,出相关数据,填入表中。,天平,正对,速度大小,5/49,(2),再换用不带弹簧片两滑块按照上面步骤进行实,验,并读取试验数据,填入表中。,(3),将滑块上弹簧片换成,_,用,_,分别测出,滑块,1,、滑块,2,质量,;,使有橡皮泥两端,_,让滑块,1,与滑块,2,相碰,测算出相关数据,并填入表中。,橡皮泥,天平,正对,6/49,碰撞前、后动能计算,7/49,三、碰撞分类,(1),弹性碰撞,:,碰撞前后总动能,_,碰撞。,(2),非弹性碰撞,:,碰撞后总动能,_,碰撞。,(3),完全非弹性碰撞,:,两物体碰撞后粘在一起,以相同,_,运动碰撞。,不变,降低,速度,8/49,知识点一、探究碰撞中不变量和动能改变,思索探究,:,1.,利用气垫导轨进行试验时,应注意什么问题,?,2.,怎样计算滑块经过光电门速度。,9/49,【,归纳总结,】,1.,试验原理,:,(1),一维碰撞,:,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碰撞。,10/49,(2),探究碰撞中不变量和动能改变,:,在一维碰撞情况下,设两个物体质量分别为,m,1,、,m,2,碰撞前速度分别为,v,1,、,v,2,假如速度方向与我们要求方向一致取正值,相反取负值,依次探究以下关系是否成立,:,11/49,m,1,v,1,+m,2,v,2,=m,1,v,1,+m,2,v,2,m,1,+m,2,=m,1,v,1,2,+m,2,v,2,2,12/49,(3),试验方案设计,:,方案一,:,用气垫导轨完成两个滑块一维碰撞,试验装置如图所表示。不一样质量能够经过在滑块上加重物方法实现。,13/49,质量测量,:,用天平测量。,速度测量,:v=,式中,x,为滑块上挡光板宽,度,t,为数字计时显示器显示滑块挡板经过光电门,时间。,各种碰撞情景,:,滑块上装弹性片、贴胶布或橡皮泥等,到达碰撞后弹开或粘在一起效果。,14/49,a.,在两滑块相碰端面装上弹性碰撞架,(,如图甲,),能够得到能量损失很小碰撞,;,b.,在滑块碰撞端贴胶布,能够增大碰撞时能量损失,;,c.,在两个滑块碰撞端分别装撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个滑块连接成一体运动,(,图乙,),这么碰撞中能量损失很大。,15/49,16/49,方案二,:,利用小车在光滑桌面碰撞另一个静止小车实现一维碰撞情况,17/49,静止小车上装上橡皮泥,运动小车上装上撞针,让它们碰撞后粘在一起。,质量测量,:,用天平测量。,利用打点计时器统计小车碰撞前后运动情况,依据纸带上点迹求速度。,18/49,2.,试验过程,:,(1),用天平测量相关碰撞物体质量,m,1,、,m,2,填入预先设计好表格中。,(2),安装试验装置。,(3),使物体发生碰撞。,(4),测量或读出碰撞前后相关物理量,计算对应速度,填入预先设计好表格中。,19/49,(5),改变碰撞条件,重复步骤,(3),、,(4),。,(6),进行数据处理,经过分析比较,得出碰撞中,“,不变量,”,和动能改变量。,(7),整理器材,结束试验。,20/49,试验中统计数据用表格,:,碰撞前,碰撞后,质量,m/kg,m,1,m,2,m,1,m,2,速度,v/(m,s,-1,),v,1,v,2,v,1,v,2,mv/(kg,m,s,-1,),m,1,v,1,+m,2,v,2,m,1,v,1,+m,2,v,2,21/49,碰撞前,碰撞后,mv,2,/(kg,m,2,s,-2,),/(m,s,-1,kg,-1,),其它可能猜测,试验得出结论,22/49,【,误差分析,】,1.,系统误差,:,(1),碰撞是否为一维碰撞,设计试验方案时应确保碰撞为一维碰撞。,(2),碰撞中其它力,(,比如,摩擦力、空气阻力等,),影响带来误差。试验中要合理控制试验条件,防止去碰撞时相互作用力外其它力影响物体速度。,23/49,2.,偶然误差,:,测量和读数准确性带来误差,试验中应规范测量和读数,同时增加测量次数,取平均值,尽可能减小偶然误差影响。,24/49,【,注意事项,】,1.,前提条件,:,应确保碰撞两物体发生是一维碰撞,即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。,25/49,2.,方案提醒,:,(1),若利用气垫导轨进行试验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平。,(2),若利用摆球进行试验,两小球静放时球心应在同一水平线上,且刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在同一竖直平面内。,3.,探究结论,:,寻找不变量必须在各种碰撞情况下都不改变,才符合要求。,26/49,【,典例探究,】,【,典例,】,某同学利用以下试验器材,设计了一个碰撞试验来寻找碰撞前后不变量,:,打点计时器、低压交流电源,(,频率为,50Hz),、纸带、表面光滑长木板、带撞针小车,A,、带橡皮泥小车,B,、天平。,27/49,该同学设计试验步骤以下,:,A.,用天平测出小车,A,质量为,m,A,=0.4kg,小车,B,质量为,m,B,=0.2kg,B.,更换纸带重复操作三次,C.,小车,A,靠近打点计时器放置,在车后固定纸带,把小车,B,放在长木板中间,D.,把长木板平放在桌面上,在一端固定打点计时器,连接电源,28/49,E.,接通电源,并给小车,A,一定初速度,v,A,(1),请将以上步骤按操作先后次序排列出来,_,。,(2),打点计时器打下纸带中,比较理想一条如图所表示,依据这些数据完成下表。,29/49,碰撞前,碰撞后,A,车,B,车,AB,整体,质量,/kg,速度,/(m,s,-1,),/(m,s,-1,kg,-1,),mv/(kg,m,s,-1,),mv,2,/(kg,m,2,s,-2,),30/49,(3),依据以上数据猜测碰撞前后不变量表示式为,_,。,31/49,【,正确解答,】,(1),按照先安装,后试验,最终重复次序,该同学正确试验步骤为,ADCEB,。,(2),碰撞前后均为匀速直线运动,由纸带上点迹分布求出速度。碰后小车,A,、,B,合为一体,求出,AB,整体共同速度。注意打点计时器频率为,50Hz,打点时间间隔为,0.02 s,经过计算得下表。,32/49,碰撞前,碰撞后,A,车,B,车,AB,整体,质量,/kg,0.4,0.2,0.6,速度,/(m,s,-1,),3.0,0,2.0,/(m,s,-1,kg,-1,),7.5,0,3.3,mv/(kg,m,s,-1,),1.2,0,1.2,mv,2,/(kg,m,2,s,-2,),3.6,0,2.4,33/49,(3),由表中数值可看出,mv,一行中数值相同,可猜测碰撞前后不变量表示式为,m,A,v,A,+m,B,v,B,=(m,A,+m,B,)v,。,答案,:,(1)ADCEB,(2),见正确解答,(3)m,A,v,A,+m,B,v,B,=(m,A,+m,B,)v,34/49,【,过关训练,】,用天平、气垫导轨,(,带光电计时器和两个滑块,),探究物体间发生相互作用时不变量,本试验可用自动摄影机代替打点计时器,(,闪光频率为,10Hz),步骤方法以下,:,35/49,(1),用天平称出两滑块质量,m,A,=0.10kg,m,B,=0.20kg,放在水平气垫上,(,导轨上标尺最小分度为,1cm,滑块可看作质点,),。,(2),碰撞前后连续三次闪光拍照得到图中,a,、,b,、,c,所表示照片。,请你依据图示数据探究物体间发生相互作用时不变量。,36/49,【,解析,】,由题图,a,、,b,可确定,A,速度为,=0.6m/s,则,m,A,v,A,=0.10.6kg,m/s=610,-2,kg,m/s,从题图,b,、,c,看出滑块,A,与,B,靠近到发生碰撞需,t,2,=s=2.510,-2,s,37/49,所以,A,与,B,碰后回到,7.0cm,位置,历时,t,2,=(0.1-2.510,-2,)s=7.510,-2,s,所以,求出,v,A,=m/s=-0.2m/s,v,B,=m/s=0.4m/s,38/49,所以碰撞后,:,m,A,v,A,+m,B,v,B,=610,-2,kg,m/s,由以上计算可得,:,m,A,v,A,+m,B,v,B,=m,A,v,A,+m,B,v,B,答案,:,m,A,v,A,+m,B,v,B,=m,A,v,A,+m,B,v,B,39/49,【,赔偿训练,】,(,多项选择,),用如图所表示装置探究碰撞中不变量时,必须注意事项是,(,),A.A,抵达最低点时,两球球心连线能够不水平,B.A,抵达最低点时,两球球心连线要水平,C.,屡次测量减小误差时,A,球必须从同一高度下落,D.,屡次测量减小误差时,A,球必须从不一样高度下落,40/49,41/49,【,解析,】,选,B,、,C,。本题考查了探究碰撞过程中不变量,意在考查学生了解能力。要确保一维对心碰撞,必须在碰撞时球心在同一高度,;,屡次测量求平均值,必须确保过程重复性,A,球必须从同一高度下落。故选项,B,、,C,正确,A,、,D,错误。,42/49,知识点二、碰撞分类,思索探究,:,依据上述试验中系统动能改变情况请思索,:,(1),碰撞可分为哪几个情况,?,(2),不一样碰撞中动能改变情况有什么不一样,?,43/49,【,归纳总结,】,碰撞过程特点,:,(1),时间特点,:,碰撞现象中,相互作用时间极短,相对物体全过程可忽略不计。,(2),运动特点,:,在碰撞过程中,系统内力远大于外力,各物体运动状态发生显著改变。,44/49,(3),位移特点,:,在碰撞过程中,因为在极短时间内物体速度发生突变,物体发生位移极小,可认为碰撞前后物体处于同一位置。,(4),能量特点,:,弹性碰撞前后系统动能不变,非弹性碰撞前后系统总动能降低,完全非弹性碰撞前后系统降低动能最多。,45/49,【,典例探究,】,【,典例,】,以下物体发生碰撞属于弹性碰撞是,(,),A.,钢球,A,与钢球,B,B.,钢球,A,与橡皮泥球,B,C.,橡皮泥球,A,与橡皮泥球,B,D.,木球,A,与钢球,B,46/49,【,解析,】,选,A,。钢球,A,与钢球,B,发生碰撞,形变能够恢复,属于弹性碰撞,A,对,;,钢球,A,与橡皮泥球,B,、橡皮泥球,A,与橡皮泥球,B,碰撞,形变不能恢复,即碰后粘在一起,是完全非弹性碰撞,B,、,C,错,;,木球,A,与钢球,B,碰撞,形变能够部分恢复,属于非弹性碰撞,D,错。,47/49,【,过关训练,】,(,多项选择,),两个物体发生碰撞,(,),A.,碰撞中一定产生了内能,B.,碰撞过程中,组成系统动能可能不变,C.,碰撞过程中,系统总动能可能增大,D.,碰撞过程中,系统总动能可能减小,48/49,【,解析,】,选,B,、,D,。若两物体发生弹性碰撞,系统总动能不变,;,若发生是非弹性碰撞,系统总动能会减小,但不论怎样,总动能不会增加。所以正确选项为,B,、,D,。,49/49,