实验探究碰撞中的不变量.doc

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1、§16.1实验：探究碰撞中的不变量（陈水兵2014、4、11）【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．【自主学习】：1、生活中碰撞是复杂多样的，我们从最简单的碰撞着手，即两物体在碰撞前后均在，如果物体的速度与规定的正方向一致取值，否则取值。2、在探究碰撞中的守恒量过程中必须注意以下四个问题：①不变量必须在各种碰撞中都；②物体的质量可用进行测量；③实验中必须保证物体碰撞前后的速度方向在同一条上；④正确设计，合理的处理实验。

2、3、课本上三个实验方案可任选一种，通过实验可知碰撞过程中的物体的与的乘积是不变量，这也是大量的实验与事实的观察到得的结论【合作探究】：一、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．二、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质量和物体的速度，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

3、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．三、探究:方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞(1)质量的测量：用天平测量．(2)速度的测量：v＝，式中Δx为滑块(挡光片)的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．(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质量．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：用天平测量．(2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，从而算

4、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．图16－1－1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是纸带上两计数点间的距离，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．三、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方

5、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．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．五、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的守恒量.实验情景探究量质量速度mvmv2碰撞前m1v1m1v1＋

6、m2v2m1v＋m2v＋m2v2碰撞后m1v1′m1v1′＋m2v2′m1v1′2＋m2v2′2＋m2v2′2．实验结论：六、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，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．3．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平．4．若利用摆球进行实验，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面内．七、误差分析1．碰撞是否为一维碰撞

7、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例1：某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体，继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图16－1－2所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源

8、频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．图16－1－2(1)若已得到打点纸带如图16－1－3所示，并测得各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则应选________段来计算A的碰前速度，应选________段来计算A和B碰后的共同速度(填“AB”“BC”“CD”或“DE”)．图16－1－3(2)已测得小车A的质量