1探究碰撞中的不变量完美版

1、第十六章动量守恒定律1探究碰撞中的不变量学案【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.【重点难点】1碰撞中的不变量的探究2. 速度的测量方法、实验数据的处理.【课前预习】1、本实验目的：探究一维碰撞中，碰撞前后描述物体运动状态的物理量 一个是守恒的.mv、mv、m等哪2、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 和物体的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

2、是不是不变量？)，然后设计碰撞实验，测出物体的质量和碰撞前后物体的速度，对猜测进行验 证，从而得到碰撞中的守恒量.方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞(1) 质量的测量：用测量.,At为数字计时器显示的 (2) 速度的测量：v=X，式中&为 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 .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.速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，从而算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

3、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. 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.间的距离，可用刻度速度的测量：v=f，Ax是纸带上两 尺测量.At为小车经过 Ax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.3、实验器材图16 1 1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.

4、4、实验步骤不论采用哪种方案，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.5、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mv2 mVV m碰撞前m1V1m1V1 + m?V22 2 m1 V1 + m?V2V1 | V2 十m1m2m2V2碰撞后m1V1 'm1V1'+ m2V2'2丄m2m

5、1V1 十 m2V2V/十 V2_Zm1m2m2V2(2) .实验结论：在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是 的乘积，即mi vi + m?v2 = mi'+ m2V26、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，即两个物体碰撞前后沿 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 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.7、误差分析(1) .碰撞是否为 碰撞是产生误差的一个

6、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.【预习检测】1、 若用打点计时器做探究碰撞中的不变量实验，下列操作是正确的是()A .相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B .相互作用的两车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起C.先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D .先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源2、试写出

7、下列物理过程中的不变量：(1) 一物体做自由落体；(2) 一个物体在竖直方向做匀速直线运动；(3) 物体沿光滑曲面自由下滑。3、 用气垫导轨做实验时，某一滑块通过光电门时，双挡光片两次挡光的记录为284.1ms 和294.6ms,测得挡光片的挡光距离为 5cm,则此滑块的速度多大？【参考答案】5、物体的质量和速度；6、同(3)机械能 3、4.76m/s课前预习：2、质量，速度；天平，位移，时间；质量，计数点； 一直线，球心；7、一维。打点让时耦喪木梅 橡庞泥那平小蚩预习检测：1、BC2、( 1)运动的加速度(2)速度或合力堂中互动【典题探究】坐木片【例1】某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过

8、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使之图 16- 1-2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 频率为50 Hz，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 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” B'C” “D ”或DE” .)A” E . £ . .£卜目 ND1 D.50 cm&q

9、uot;' 9.08 rm"'也 95 f图 16- 1-3(2) 已测得小车 A的质量mA= 0.40 kg,小车B的质量mB= 0.20 kg，由以上测量结果可得，碰前：Eava+ mBvB=kg m/s;碰后： mAvA'+ mBVB=kg m/s.【解析】小车碰撞前后都做匀速运动，为减小误差，应选点的间距均匀且大些的段来计算 速度；计算时注意用速度的主单位。【答案】(1)BC DE (2)0.420.417【例2】气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖

10、直挡板C和D的气垫导轨和滑块 A和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图16- 1-4所示，采用的实验步骤如下：C Dnr咕删删a: : E : :： :*TJ_ ET图 16- 1-4a. 松开手的同时，记录滑块 A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞 C、D挡板时计时器结束计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.b. 在A、B间水平放入一个轻弹簧，用手压住A、B使弹簧压缩，放置在气垫导轨上，并 让它静止在某个位置.c. 给导轨送气，调整气垫导轨，使导轨处于水平.d. 用刻度尺测出 A的左端至C板的距离L1； B的右端至D板的距离L2.(1) 实验步骤的顺序是 .(2

11、) 实验中还需要的测量仪器是 .还需要测量的物理量是 .(3) 用测得的物理量表达需要探究的不变量表达式是 .(4) 实验中弹簧与 A、B滑块是粘连好还是不粘连好？，理由是.【解析】实验步骤得顺序应按：一切组装、装置调整、实验操作、测量、数据处理、误差 分析等顺序排列；测量仪器的选用可从原理出发，写出原理表达式后确定。【答案】 c TbTa (2)天平 滑块A、B的质量 mA、mB(3) mALl = mtlt2(4) 只与A、B中的某一个粘连好，这样把弹簧的质量考虑进去，会减小系统误差不能与 都粘连，否则 A、B可能碰不到C、D，计时误差较大.不论何时，都要尽可能让思考与反省预见到突发的激情，这于审慎者可轻而易举做到。心烦意乱之时，首先要做的就是意识到这一点。先控制住自己的情绪，下决心不再使之加居叽有了这种高明的 防范，就能很快终止怒气。要懂得制怒之法，且止息于当止之时：奔跑时停下来最难；狂怒时保持头脑清醒也一样难。过分激动，不论程度高低，都会影响理智。一旦对发怒有了这种警醒，就不会 使你因怒气而失控，也不会使你损害良好的辨别力。谨慎地驾驭情绪，就能很好地控制它。你将是马背上