实验：探究碰撞中的不变量.doc

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1、一、实验：探究碰撞中的不变量【学习目标】1．了解生产、生活中的碰撞现象；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、后速度的测量方法；3．掌握实验数据处理的方法；4．根据实验目的设计案例并要求掌握不同案例的原理和方法。【新知预习】（一）一维碰撞实验中首要的问题是如何保证发生_____碰撞，即如何保证碰撞前后两物体始终在_______运动．（二）碰撞中与物体的运动有关的物理量碰撞中与物体的运动有关的物理量是_______和______，其中________一定是不变的，而________是变化的．如果速度与设定的正方向一致，速度取

2、____值，否则取_____值。猜想碰撞中可能的不变量有：一个物体的质量与________的乘积；两物体各自的质量与自己________乘积之和；两物体各自的质量与自己________乘积之和；两物体各自的速度与自己质量之比的和．等等．（三）碰撞有多种情形碰撞有多种情形，互相碰撞的两个物体，碰后可能________，也可能粘在一起，要寻找的不变量必须在各种情况下都________，以保证得出的结论具有普遍性。【问题探究】探究一：利用气垫导轨探究碰撞中的不变量如图所示，是用气垫导轨实验探究碰撞中的不变量的实验装置，遮光片D在运动过程中的遮光时间Δt被光电计时器自

3、动记录下来．某实验小组在用“气垫导轨实验探究碰撞中的不变量”的实验中，滑块1和滑块2质量分别为m1＝0.240kg、m2＝0.220kg，滑块1运动起来，向着静止在导轨上的滑块2撞去，碰撞之前滑块1的挡光片经过光电门时，光电计时器记录下来的时间Δt＝110.7ms.碰撞之后，滑块1和滑块2粘连在一起，挡光片通过光电门的时间Δt′＝214.3ms，已知两滑块上的挡光板的宽度都是Δx＝3cm，问：(1)碰撞前后两滑块各自的质量与速度乘积之和相等吗？即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′成立吗？(2)碰撞前后两滑块各自的质量与速度平方乘积之和相等吗？即m1v＋m

4、2v＝m1v′＋m2v′成立吗？例1．在用气垫导轨探究碰撞中不变量的实验中，如图所示是实验过程中连续拍下的三幅闪光照片，闪光频率是10Hz,a、b两滑块的质量分别是ma＝0.2kg，mb＝0.1kg，标尺的最小刻度是毫米，请根据闪光照片探究碰撞前后的不变量．探究二：利用碰撞装置探究碰撞中的不变量利用如图所示的实验装置，可探究碰撞中的不变量，由于小球的下落高度是定值，所以，小球落在地面上的水平位移就代表了平抛运动时水平初速度的大小，这样碰前速度和碰后速度就可以用平抛运动的水平位移来表示了．(1)为了尽量准确找到碰撞中的不变量，以下要求正确的是_____A．入射球的

5、半径应该大于被碰球的半径B．入射球的半径应该等于被碰球的半径C．入射球每次应该从斜槽的同一位置由静止滑下D．斜槽末端必须是水平的(2)关于小球的落点，正确的是________A．如果小球每次从斜槽的同一位置由静止滑下，重复几次的落点一定是完全重合的B．由于偶然因素存在，重复操作时小球的落点不会完全重合，但是落点应当比较密集C．测定落点P的位置时，如果几次落点的位置分别为P1、P2、…Pn，则落点的平均位置OP＝D．测定落点的位置时，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置(3)若已知入射小球与被碰小球的质量之比为m1∶m2＝8∶3，

6、OP＝20cm，PN＝16cm，则OM的值大约应该等于多少本实验才算达到实验目的？例2．如图所示，为了探究碰撞中的不变量，将一只用细线系住的被压缩弹簧夹在甲、乙两个木块之间，整个装置放在水平的、足够大的桌面上．准备一盒火柴，用于烧断细线之用．(1)这个实验，还需用的一件器材是______________________．(2)若木块的材料相同，甲、乙质量之比为1∶2，则烧断细线后，甲和乙在桌面上滑动的距离之比大约为4∶1，在相互作用前后质量与速度的乘积发生变化了吗？答：____________.探究三：利用光滑长木板、小车、打点计时器等器材探究碰撞中的不变量如图

7、甲所示，水平放置的光滑长木板上有A、B两个小车，质量分别是0.3kg和0.1kg.A车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车粘在一起共同向前运动．碰撞前后打点计时器打下的纸带如图乙所示．根据这些数据，请猜想：对于两小车组成的系统，什么物理量在碰撞前后是相等的？【课内达标】1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差增大(　　)A．导轨安放不水平B．小车上挡光板倾斜C．两小车质量不相等D．两小车碰后连在一起2．在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动。在小球的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所

8、示。小球A与小球B发生正