高中物理 第十六章 第一节 探究碰撞中的不变量学案 新人教版选修3-5.doc

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1、第十六章动量守恒定律1探究碰撞中的不变量【学习目标】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．【重点难点】1．碰撞中的不变量的探究2．速度的测量方法、实验数据的处理．【课前预习】1、本实验目的：探究一维碰撞中，碰撞前后描述物体运动状态的物理量mv、mv2、等哪一个是守恒的．2、实验原理：在一维碰撞中，与物体运动有关的物理量只有物体的_____和物体的_____，为找到碰撞中的不变量，首先进行合理猜测(例如：物体的质量与其速度的乘积mv是不是不变量？物体的质

2、量与其速度的二次方的乘积mv2是不是不变量？物体的速度与自己质量的比值是不是不变量？)，然后设计碰撞实验，测出物体的质量和碰撞前后物体的速度，对猜测进行验证，从而得到碰撞中的守恒量．方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞(1)质量的测量：用_____测量．(2)速度的测量：v＝，式中Δx为，Δt为数字计时器显示的的时间．(3)各种碰撞情景的实现：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，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的_____．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球实现一维碰撞．如图16－1－1所示．(1)质量的测量：

3、用天平测量．图16－1－1(2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度；测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．(3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失．方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞(1)质量的测量：用天平测量．(2)速度的测量：v＝，Δx是纸带上两_____间的距离，可用刻度尺测量．Δt为小车经过Δx所用的时间，可由打点间隔算出．(3)碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥．3、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹

4、簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．4、实验步骤不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：（1）．用天平测相关质量．（2）．安装实验装置．（3）．使物体发生碰撞．（4）．测量或读出相关物理量，计算有关速度，记入表中(见下表)．（5）．改变碰撞条件，重复步骤3、4.（6）．整理器材，结束实验．5、数据处理（1）．将上述记录的数据进行数据处理，填入表格，通过分析比较找出碰撞中

5、的守恒量.实验情景探究量质量速度mvmv2碰撞前m1v1m1v1＋m2v2m1v＋m2v＋m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m1v1′2＋m2v2′2＋m2v2′（2）．实验结论：在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是_______________的乘积，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.6、注意事项（1）．碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变才符合要求．（2）．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前后沿_________运动．（3）．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水

6、平仪确保导轨水平．（4）．若利用摆球进行实验，两小球静放时_____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面内．7、误差分析（1）．碰撞是否为_____碰撞是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞．（2）．碰撞中是否受其他力(如摩擦力)影响是带来误差的又一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体的速度．（3）．测量摆角、滑块宽度、计数点间距时的误差，特别是测摆角带来的误差最大．【预习检测】1、若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验，下列操作是正确的是()

7、A．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B．相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C．先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D．先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源2、试写出下列物理过程中的不变量：（1）一物体做自由落体；（2）一个物体在竖直方向做匀速直线运动；（3）一物体沿光滑曲面自由下滑。3、用气垫导轨做实验时，某一滑块通过光电门时，双挡光片两次挡光的记录为284.1ms和294.6ms，测得挡光片的挡光距离为5cm，则此滑块的速度多大？【参考答案】课前预习：

8、2、质量，速度；天平，位移，时间；质量，计数点；5、物体的质量和速度；6、同一直线，球心；7、一维。预习检测:1、BC2、（1）运动的加速度（2）速度或合力（3）机械能3、4.76m/s▲图1