16.1实验探究碰撞中的不变量导学案

161验：探究撞中的变量（）【学习目标】1、明确探究碰撞中的不变量的本思路．2、掌握同一条直线上运动的两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．【学习重点】掌握科学探究的方法。如何真正实现探究的过程。【学习难点】启发学生利用身边的一切可利用资源，来自行设计可行性较强的实验方案。【方法指导】1、学习根据实验要求，设计实，完成某种规律的探究方法。2、学习根据实验数据进行猜测探究、发现规律的探究方法。1．“探究碰撞中的不变量验中了利地完成实验球量为m碰球质量为m者关系应(A．>mB．=mC．mD．以上三个关系都可以2两相向运动，发生正碰，碰后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前()A．两球的质量相等B．两球的速度大小相同C．两球的质量与速度的乘积之和的大小相等D．以上都不能断定，3．在“探究验证”的实验一中若绳长L球1、别由偏α和静止释放，则在最低点碰撞前的速度大小分别为、。碰撞后向同一方向运动最大偏角分别瞬时速度大小分别为、。

和，碰撞后两球的4．某同学设计了一个用打点计器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的端粘有橡皮泥，推动小车A使做匀速运动．然后与来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，设计的具体装置如图所示．在小车A后着纸带电打点计时器电源频率为，木板下垫着小木用以平衡摩擦力．(1)若已得到打点纸带如图所示将测得的各计数点间距离标在图上点是动起始的第一点应选段计算A的碰速度，应选段来计算和B碰的共同速度以两格填AB或“BC"或“CD"或DE”．

(2)已测得小车A的质m=040kg，小车B质量20kg由以上测量结果可得：碰前mv++mv=kg·／；后v+mv=kgm／．并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等．知识点梳理：1．实验探究的基本思路1）一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．这种碰撞叫做一维碰撞．2）追寻不变量在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度．设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、，碰撞后的速度分别为

v

、

．规定某一速度方向为正．碰撞前后速度的变化和物体的质量m的系，我们可以做如下猜测：（）

mvvv12122（）

mvvmv12211

222（）

v12m分析：①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量．2．实验条件的保证、实验数据的测量1）实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运2）用天平测量物体的质量；3）测量两个物体在碰撞前后的速度．测量物体的速度可以有哪些方法？问题一实操作过程例题1：课本参考案二中下列说法正确的是)A悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度．两小球必须都钢性球，且质量相同．两小球碰后可以粘合在一起共同运动[析两等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以

A正确。由于算碰撞前速度时用到了

—，即初速度为，B正。本实验中对小球的性能无要求C错。两球正碰后，有各种运动情况，所以正。答案问题二实数据的处理例题2：了研究碰撞实验可以在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动使验可靠性及准确度得以提高．在某次实验中两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相每隔．的间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略，如图所示，已知A、之间的质量关系是．，摄共进行了次第一次是在两滑块相撞之前后三次是在碰撞之后原来处于静止状态滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是至105cm这范围内运动以块上的箭头位置为)，根据闪光照片求出：(1)A、两滑块碰撞前后的速度各为多?(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后两物体各自的质量与自己的速度的乘积和是不是不变解析由分析VB/=0．50m／，VA/=0．／

可知(碰后：从发生碰撞到第二次拍摄照片A运的时间．，此可知：从拍摄第一次照片到发生碰撞的时间为．s，碰撞前物的速度为．／，题意得vA=0。(2)碰撞前mAVA十．碰撞后十mBvB/=．所以mAvA+mBvB=mAvA/+mBvB/，碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不变量。问题三实原理及注意事项例题3：如所示，在实验室用两端带竖的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块碰撞中不变量的实验：(1)把两滑块和B紧贴在一起上质码置于导轨上用电动卡销卡和在与A板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。

直挡板、DAB，做探究量为m的和B的固定挡(2)按下电钮使电动卡销放开时动两个录两滑块运动时间的电子计时器A和B与板C和D碰同时，电子计时器自动停表，记下A至运时间t1，至D运时间t2。(3)重复几次取，的均值。请回答以下几个问题：①在调整气垫导轨时应注意；②应测量的数据还有；③作用前A、两块速度与质量乘之和为，用后、两滑块速度质量乘积之和为。解析(1)为保证滑块A作后做匀速直线运动须使气垫导轨水平要用水平仪加以调试。(2)要求出、两块在卡销放开后的速度，需测出A至的间和至D的间，且要测量出两滑块到挡板的距离和L2，由公式v=s/t求其速度。(3)设向左为正方向根所测数据求得两滑块的速度分别为。前两物体静止，速度与质量乘积之和为，碰后两滑块的速度与质量乘积点评要求两物体在碰撞前后质量与速度乘积的关系要根据不同的仪器直接或间接测量，最后比较在误差范围内其乘积是否相等即可。【】一、双项选择题

1．用如图16－－所示的装置究碰撞中的不变量时，必须注意的事项(BC)图16－－A．到最低点时，两球的球心连线可以不水平B．到最低点时，两球的球心连线要水平C．多次测量减小误差时A球必从同一高度下落D．多次测量减小误差时A球必从不同高度下落解析：要保证一维对心碰撞，必须在碰撞时球心在同一高度；多次测量求平均值，必须保证过的重复性，球必须同一高度下落．2．某同学设计了一个用打点计器探究碰撞中不变量的实验：在小车A的前端黏有橡皮泥，推动小车使做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车相并黏合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图16－－所示车A连着纸带打计时器的电源频率为50Hz板下垫着小木片(AB)图16－－A．长木板垫着小木片是为了平摩擦，保证小车碰撞前后做匀速运动B．实验过程中应先接通电源，让小车运C．计算碰撞前后小车的速度时在纸带上任选对应过程的一段即可D．此碰撞中、小车这一系统的机械能守恒3．某同学利用如图16－－所示装置探究碰撞过程中的不变量，下列说法正确的(BD)图－－10A．悬挂两球的细绳长度要适当可以不等长B．由静止释放小球以便较准确计算小球碰前的速度C．两小球必须都是钢性球，且量相同D．两小球碰后可以黏合在一起同运动解析绳长保两球正以减小实验误差以错误算撞前速度时用到了mgh＝/2－，初速度为0B正；本实验中对小球的性能无要求错误两球正碰后，运动情况有多种可能，所以D正．二、非选择题4．在“探究碰撞中的不变量”实验中，入射小球＝15，原来静止的被碰小球＝10g，由实验测得它们的碰撞前后的－图象如图161所，由图可知，入射小球碰撞前的mv是0.015_kg·m/s小碰撞后v′0.007_5_·/小碰撞后的mv′0.007_5_.由此得出结论碰撞前后mv矢量和守恒．

图－－120.2解析题图可知碰撞前m速度大小v＝m/s1m/s撞前的mv＝kg1m/s＝0.0150.20.3－0.35－kgm/s.碰后速大小＝m/s＝m/s，的速大小v＝m/s＝0.75m/s0.4－0.40.2故＝0.015kg0.5＝0.0075kgm/s，v＝0.75kgm/s＝0.007kg，由此可知mv＝v＋.5．某同学利用打点计时器和气导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如所示，所用的气垫导轨装置由导轨块射等组成空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量小孔，向导轨空腔内不断通人压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如所，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通人压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并定在滑块1的左端，调节打点计时器的度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；④滑块挤压轨左端弹射架上橡皮绳；⑤把滑块2放气垫导轨的中间⑥先，后，滑块带动纸带一起运动；⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如下图所示：⑧测得滑块1(包括撞针的量为310g，块2(括橡皮的质量为205g；试完善实验步骤⑥的内容。(2)已打点计时器每隔0．s打个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为kg·／；滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为kg·／s(保留三位有效数)。(3)试说明2)问中两结果不完全等的主要原因是纸与打点计时器的限位空有摩擦。7题案：先接通点计时器的电源，然后放滑块10.6200.6186．A、两块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰碰时间极)。用闪光照相，闪4次摄

得的闪光照片如下图所示。已知闪光的时间间隔Δt，而闪光本身持续时间极短，这4次闪的瞬间，A两块均在0-80cm刻度范内一次闪光时恰好过处恰通x=70cm处，问：(1)碰撞发生在何?(2)碰撞发生在第一次闪光后多时?(3)设两滑块的质量之比为m：=23，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相?8.答案）（）Δt/2（）撞前后两滑的质量与速度乘积之和相.课后作业：1．课后补充作业。参答：预习答案：1.D2.C3.[2gl(1-cosα)][2gl(1-cosβ)][2gl(1-cosα)]、[2gl(1-cos)]4.[析(1)车碰前匀速直线运动，打在纸带上的点应该间距均匀的，故计算小车碰前速度应选BC段CD段所打的点由稀变密；可见在CD段AB两小相互碰撞．A、撞一起做匀速动，所打出的点又应是间距