2013人教版选修(3-5)《实验：探究碰撞中的不变量》word学案

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1、16.1《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

2、撞前沿同一直线运动，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撞中的不变量的实验装置，通过改变两小车质量m1和m2，以及它们碰撞前的速度，得到一些数据，根据下图表中的数据填充表中的空缺：（规定m1碰前速度方向为正，则跟它相反方向为负）实验记录及分析（表1）碰撞前碰撞后质量kgm1=4m2=4m1=4m2=4速度m/sv1=9v

3、2=0=3=6mvmv2v/m实验记录及分析（表2）碰撞前碰撞后质量kgm1=4m2=2m1=4m2=2速度m/sv1=9v2=0=4.5=9mvmv2v/m实验记录及分析（表3）碰撞前碰撞后质量kgm1=2m2=4m1=2m2=4速度m/sv1=6v2=0=-2=4mvmv2v/m实验记录及分析（表4）碰撞前碰撞后质量kgm1=4m2=2m1=4m2=2速度m/sv1=0v2=0=2=-4mvmv2v/m实验记录及分析（表5）碰撞前碰撞后质量kgm1=4m2=2m1=4m2=2速度m/sv1=9v2=0=6=6mvmv2v/m从以上

4、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）光电门测速原理如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，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

5、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

6、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′、

7、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的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速运动，设计图如图所示：在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。　（1）若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间的距离在图上标出。A为运动起始的点，则应选_____段来计算A碰前的速度，应选____段来计算A和B碰后的共同速度。　（2）已测得小车

8、A的质量mA=0.4kg，小车B的质量mB=0.20kg，则由以上结果可得出什么结论：。　　答案：（1）BC，DE　　（2）在实验误差允许的范围内，在物体的碰撞过程中，碰撞前后两个物体各自的质量和速度的乘积之和是不变量，