16.1实验探究碰撞中地不变量学案

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1、高二物理16.1实验：探究碰撞中的不变量学案设计者：高_班级 姓名：座号： 交印日期：【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一一两个物体碰撞前沿同一直线运动

2、，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 m和m,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m 碰前速度方向为 正，则跟它相反方向为负）【知识点拨】一，测量物体的速度的方法）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

3、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（2）摆球测速原理把两个小球用线悬挂起来,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。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被拉起的角度为落下时 的速度为v,根据机械能守恒有：解得：_ J 1 |：: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

4、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m)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m)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

5、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OR 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 vi、vi、V2，从而实现 vi、v 1、v 2和 OR OM O N 的等量 代换。【经典体验】A的前端粘有橡皮例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 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。町州一10.5

6、0 H5T車恆；CH(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 A的质量m=0.4kg，小车B的质量m=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，即mv1+mv2=mv1 / +mv2 /【课后反思】1. 在自学的过程中遇到的障碍是:2你的困惑是：解析：(1) 因为小车A与B碰撞前、后都做匀速运动，且碰后 A与B粘合在一起，其共同速度比 A

7、原来的速度小。所以应选点迹分布均匀且点距较大的BC段计算A的碰前速度，点间距小的 DE段 计算A和B碰后的共同速度。(2) 由图可知，碰前 A的速度和碰后 AB的共同速度分别为10 5X10-30.02 xTml6.95X10-302?5mis - 0 695?/s故碰撞前后：mAVA=O.4O x 1.05kg m/s=0.42kg m/s(mA+mB)vaz = (0.40+0.20 ) x 0.695kg m/s=0.417kg m/s可见，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，即mvi+mv2=mvi / +mv2/【自主探究】

8、1、某同学用图1所示装置通过半径相同的 A、B两球的碰撞来探究碰撞 中的不变量，图中 PQ是斜槽，QR为水平槽。实验时先使 A球从斜槽上 某一固定位置 G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下 痕迹。重复上述操作 10次，得到10个落点痕迹。再把 B球放在水平槽 上靠近槽末端的地方，让 A球仍从位置 G由静止开始滚下，和 B球碰撞 后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图1中0点是水平槽末端 R在记录纸上的垂直投影点。B球落点痕迹如图 2所示，其中米尺水平放置，且平行于 G R、0所在的平面，米尺的零点与 0点对齐。（1） 碰撞后B球的水平射程应取为 cm

9、。（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：A. 水平槽上未放 B球时，测量A球落点位置到 0点的距离B. A球与B球碰撞后，测量 A球落点位置到 0点的距离C .测量A球或B球的直径D. 测量A球和B球的质量（或两球质量之比）E. 测量G点相对于水平槽面的高度。【课堂反馈】1.如图所示为气垫导轨上两个滑块A,B相互作用后运动过程的频闪照片频闪的频率为10 Hz.开始两个滑块静止，它们之间有（填选项号）。同2根被压缩的轻弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动已知滑块 A,B的质量分别为200 g,300 g.根据照片记录的信息释放弹簧,A,B离开弹簧后,A滑块做-

10、运动，其速度大小为 本实验得出“在实验误差范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的量”这一结论的依据是10 hiLilm山 il iLi 山山187654l luihjiil in I hnihij lI321 cmhiiLlmihii山山 hiLilu6543211 iii I h i ill ill 11 ini il i li i hni I in il i ini 11111 cmli iIQ 98rti rti rti rtiill m h 11 ill ii d iii ill2. 如果两辆车厢质量一样，用绳子连接，其中一个车厢中有一人，并拉绳子使两车厢相互靠近。根据什么可判断哪个车厢内有人（绳子质量不计）（）A 根据车厢的运动快慢，运动快的有人B 根据车厢的运动快慢，运动慢的有人C 根据绳子哪一头拉力的大小，拉力大的一端车厢有人D 根据绳子哪一头拉力的大小，拉力小的一端车厢有人。3. （07宁夏卷）在光滑的水平面上，质量为 m的小球A以速率vo向右运动。在小球的前方 0点处有一质量为 m的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球 A B均向右运动。小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球 A在P点相遇，PQ= 1.5P0假设小球间 的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m/m。