人教版选修(3-5)《实验：探究碰撞中的不变量》学案.docx

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1、最新人教版选修(3-5)《实验：探究碰撞中的不变量》学案《实验：探究碰撞中的不变量》导学案班级姓名【学习目标】识记：明确探究碰撞中的不变量的基本思路．理解：根据实验要求,设计实验,完成某种规律的探究方法。应用：根据实验数据进行猜测、探究,发现规律的探究方法。【重点难点】重点：碰撞中的不变量的探究难点：实验数据的处理．【自主检测】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,都发生变化。两个物体的质量比例不同时,它们的也不一样。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）。我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿

2、同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做。问题：1.在物体碰撞过程中,哪些物理量会对碰撞后物体的运动状态有影响呢？2.要探究物体在碰撞中存在的不变量,你需要测量什么物理量？用什么方法怎么测量？3.按照你的测量方法画出你的测量装置图：4.如图某同学设计的探究碰验装置,通过改变两小车质量碰撞前的速度,得到一些数据,据填充表中的空缺：（规定为正,则跟它相反方向为负）实验记录及分析（表1）碰撞前质量m1=4m2=4kg速度v1=9v2=0m/smvm1v1m2v2mv2m1v12m2v22v/mv1v2m1m2实验记录及分析（表2）碰撞前质量m1=4m2=2kg速度v1=9v2=0m/

3、smvm1v1m2v2mv2m1v12m2v22撞中的不变量的实m1和m2,以及它们根据下图表中的数m1碰前速度方向碰撞后m1=4m2=4v1=3v2=6m1v1m2v2m1v12m2v22v1v2m1m2碰撞后m1=4m2=2v1=4.5v2=9m1v1m2v2m1v12m2v221/4v/m实验记录及分析（表3）质量kg速度m/smvmv2v/m实验记录及分析（表4）质量kg速度m/smvmv2v1v2m1m2碰撞前m1=2m2=4v1=6v2=0m1v1m2v2m1v12m2v22v1v2m1m2碰撞前m1=4m2=2v1=0v2=0m1v1m2v2m1v12m2v22v1v

4、2m1m2碰撞后m1=2m2=4v1=-2v2=4m1v1m2v2m1v12m2v22v1v2m1m2碰撞后m1=4m2=2v1=2v2=-4m1v1m2v2m1v12m2v22v1v2v/mm1m2实验记录及分析（表5）碰撞前质量kgm1=4m2=2速度m/sv=9v=012mvm1v1m2v2mv2m1v12m2v22v/mv1v2m1m2从以上5个表格中的数据分析,你可以得到什么结论？【知识点拨】一,测量物体的速度的方法（1）光电门测速原理v1v2m1m2碰撞后m1=4m2=2v1=6v2=6m1v1m2v2m1v12m2v22v1v2m1m2如图所示,图中滑块上红色部分为挡光板

5、,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,所以滑块匀速运动的速度v=L/t。（2）摆球测速原理2/4把两个小球用线悬挂起来,一个小球静止,拉起另一个小球,放下时它们相碰。如图：可以测量小球被拉起的角度,从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度,从而算出被碰后的速度。设摆线长为L,小球的半径为r,质量为m,被拉起的角度为θ,落下时的速度为v,根据机械能守恒有：解得：同理可求出碰后各小球的速度。也可以用贴胶布等方法

6、增大两球碰撞时的能量损失。注意：由于此实验中角度的测量有困难,适于定性研究。（3）打点计时器实验探究法将打点计时器固定在光滑导轨的一端,把纸带穿过打点计时器,连在小车的后面。让滑块A静止,滑块B运动。在两滑块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,把两个滑块连接成一体。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。（4）利用平抛运动的装置实验探究法如图所示,让一个质量较大(为m1)的小球A从斜槽上某高度处滚下来,与放在斜槽末端支柱上的体积相同、质量较小(为m2)的小球B发生正碰。两小球的质量可用天平直接测量。但小球碰撞前后的速度不便于直接测量,如果利用平抛运动的规律通过测量水平位移进行等

7、效代换,问题就变得简单多了。因在相同高度处,物体做平抛运动的水平飞行距离与其初速度成正比,两小球在碰撞后及A球碰前均做下落高度相同的平抛运动,在落地前运动时间相等,因此用飞行时间作时间单位,则它们飞行的水平距离OP、OM、O′N就在数值上等于它们各自做平抛运动的水平初速度v1、v1′、v2′,从而实现v1、v′1、v′2和OP、OM、O′N的等量代换。【经典体验】例1、某同学设计了一个用打点计时器做探究碰撞中的不变量的实验,在小车A