【金牌学案】年高中物理 第十六章 1 实验：探究碰撞中的不变量课件 新人教选修35

第十六章动量守恒定律1实验：探究碰撞中的不变量知识点1实验的基本思路1．一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，这种碰撞叫做__________．一维碰撞

2．追寻不变量

(1)在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m1

、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′.依次研究以下关系式是否成立． ①___________________________； ②___________________________；m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(2)不变量的特点：在各种碰撞的情况下都不改变．③______________________.3．碰撞的其他情形(1)两个质量相同的物体相碰撞．(2)两个质量相差悬殊的物体相碰撞．(3)两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞．(4)一个运动物体与一个静止物体相碰撞．(5)两个物体碰后可能分开，也可能黏在一起不再分开．知识点2实验案例 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．计时器测出的滑块经过光电门的时间．

(3)不同碰撞情况的实现：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的小球实现一维碰撞．(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，从而算出碰撞前对应小球的速度；测量碰撞后小球摆起的角度，从而算出碰撞后对应小球的速度．(3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布等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．知识点3实验操作和实验结论1．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．2.操作过程不论采用哪种方案，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；(5)改变碰撞条件，重复步骤(3)、(4)；(6)整理器材，结束实验；(7)进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量．3.注意事项(1)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．(2)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．

(3)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．(4)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．4．误误差差分分析析(1)碰撞撞是是否否为为一一维维碰碰撞撞，，是是产产生生误误差差的的一一个个原原因因，，设设计计实实验方方案案时时应应保保证证碰碰撞撞为为一一维维碰碰撞撞．．(2)碰撞撞中中是是否否受受其其他他力力(例如如摩摩擦擦力力)影响响是是带带来来误误差差的的又又一个个原原因因，，实实验中中要要合合理理控控制制实实验验条条件件，，避避免免碰碰撞撞时时除除相相互互作作用力力外外的的其其他他力力影影响响物物体体速速度度．．5．实实验验结结论论通过实验验数据分分析可得得m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，即在碰撞过过程中不不变量为为mv.【例题】图16－1－1研究的是是碰撞过过程，将将打点计计时器固固定在光滑滑桌面的的一端，，把纸带带穿过打打点计时时器，连连在小车车的后面．让小小车A运动，小小车B静止．在在两小车车的碰撞撞端分别别装上撞针和橡橡皮泥，，碰撞时时撞针插插入橡皮皮泥中，，把两个个小车连连接成一体．图16－1－1(1)除研究打打点计时时器打下下的纸带带外，还还需要测测量的量量是____________________________________________________．(2)如果打点点计时器器的电源源周期为为T，碰撞前前6个点之间间的距离为s1，碰撞后后6个点之间间的距离离为s2，则碰撞撞前A的速度为__________，碰撞后后A、B的速度为为__________．(3)本实验测测速度的的过程中中引进的的误差来来源是_________________________________________________________________.答案：见解析1．(河源2012届高三质质检)我们可以以用带竖竖直挡板板C、D的气垫导轨轨以及滑滑块A、B来做探究究碰撞中中的不变变量的实实验，实实验装置如如图16－1－2所示(弹簧的长长度忽略略不计)，采用的的实验步骤如下下：图16－1－2a．用天平平分别测测出滑块块A、B的质量mA、mB；b．调整整气垫垫导轨轨，使使导轨轨处于于水平平；c．在滑滑块A、滑块块B间放入入一个个被压压缩的的轻弹弹簧，用用电动动卡销锁锁定，，静止止放置置在气气垫导导轨上上；d．用刻刻度尺尺测出出滑块块A的左端端至板板C的距离离L1.e．按下下电钮钮放开开卡销销，同同时使使分别别记录录滑块块A、B运动时时间的计计时器器开始始工作作．当当滑块块A、B分别碰碰撞挡挡板C、D时停止止计时，，记下下滑块块A、B分别到到达挡挡板C、D的运动动时间间t1和t2.(1)实验中中还应应测量量的物物理量量是________________________________.滑块B的右端端至D板的(2)利用上上述测测量的的实验验数据据，验验证作作用前前后质质量与与速度度乘质量与与速度度的积积在误误差允允许范范围内内相等，但但大小小并不不完全全相等等，产生误误差的的原因因_________________________．距离L2阻力或或气垫垫导轨轨不水水平等等积的表表达式式是_____________，由此此公式式算得得的A、B两滑块块的题型1巧用碰碰撞中中的不不变量量解决决相关关问题题【例题】在气垫导轨轨上有两个个滑块A、B，质量分别别为m1和m2，已知它们们碰后的速速度分别为为v1′和v2′，A滑块碰前的的速度为v1，则B滑块碰前的的速度为()答案：D规律总结：：当两个物体体发生一维维碰撞时，，碰撞前后后物体质量与速度的的乘积之和和不变，即即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，应用本规律律解决问题题时，关键键是要准确确找出碰撞撞前后两个个状态所包含的物物理量.1．(潮州2012届高三模拟拟)A、B两滑块在同同一光滑的的水平导轨上相向向运动发生碰撞撞(碰撞时间极极短)，用闪光相相机照相，，闪光4次摄得的闪闪光照片如如图16－1－3所示，已知知闪光的时时间间隔为Δt，而闪光本本身持续时时间极短，，在这4次闪光的瞬瞬间，A、B两滑块均在在0～80cm刻度范围内内，且第一一次闪光时时，滑块A恰好通过x＝55cm处，滑块B恰好通过x＝70cm处，问：图16－1－3(1)碰撞发生在在何处？(2)碰撞发生在在第一次闪闪光后多长长时间？解：(1)根据分析可可判定：碰碰撞发生在在第1、2次闪光时刻刻之间，碰撞撞后B静止，故碰碰撞发生在在x＝60cm处．(2)碰撞后A向左做匀速速直线运动动，设其速速度为vA′，所以vA′Δt＝20cm题型2实验数据的的处理【例题】一水平光滑滑桌面上有有A、B两小车，质质量分别是是0.6kg和0.2kg.A车的车尾拉拉着纸带，，A车以某一速速度与静止止的B车碰撞，碰碰后两车连连在一起共共同向前运运动．碰撞撞前后打点点计时器打下的的纸带如图图16－1－4所示．根据据这些数据据，请猜想想：把两小车加加在一起计计算，有一一个什么物物理量在碰碰撞前后是是相等的？图16－1－4答案：mv在碰撞前后后相等规律总结：：速度是矢量量，在探究究过程，必必须考虑它它的方向.一维碰撞中中，规定一一个正方向向，与它相相同的记为为正，相反反为负.在猜测不变量量时，所研究究的必须是一一维各种情况况下都不变的的量，验证时应不断断改变条件，，使尽可能多多的情况得到到验证.2．某同学设计计了一个用打打点计时器探探究碰撞过程程中不变量的的实验：在小车A的前端黏有橡橡皮泥，推动动小车A使之做匀速直直线运动，然后与原来静静止在前方的的小车B相碰并黏合成成一体，继续续做匀速直线线运动．他设计计的具体装置置如图16－1－5所示．在小车车A后连着纸带，，电磁打点计时时器电源频率率为50Hz，长木板下垫垫着小木片用用以平衡摩擦力．图16－1－5(1)若已得到打点点纸带如图16－1－6所示，并将测测得的各计数点间距离离标在图上，A为运动起始的的第一点，则则应选____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”)BCDE图16－1－6(2)已测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg，由以上测量量结果可得：：碰前mAvA＋mB