16.1《實驗探究碰撞中地不變量》學(xué)案

1、高二物理16.1實驗：探究碰撞中的不變量學(xué)案設(shè)計者：高_(dá)班級 姓名：座號： 交印日期：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】識記：明確探究碰撞中的不變量的基本思路.理解：根據(jù)實驗要求，設(shè)計實驗，完成某種規(guī)律的探究方法。應(yīng)用：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測、探究，發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法?！局攸c難點】重點：碰撞中的不變量的探究難點：實驗數(shù)據(jù)的處理.【自主檢測】碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動中常見的一種現(xiàn)象，兩個物體發(fā)生碰撞后， 都發(fā)生變化。兩個物體的質(zhì)量比例不同時，它們的 也不一樣。物理學(xué)中研究運動過程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié) 通過實驗探究碰撞過程中的什么物理量保持不變（守恒）。我們只研究最簡單的情況一一兩個物體碰撞前沿同一直線運動

2、，碰撞后仍沿同一直線運動。 這種碰撞叫做。問題：1.在物體碰撞過程中，哪些 物理量會對碰撞后物體的 運動狀態(tài)有影響呢？2. 要探究物體在碰撞中存在的不變量，你需要測量什么物理量？用什么方法怎么測量?3. 按照你的測量方法畫出你的測量裝置圖：4. 如圖某同學(xué)設(shè)計的探究碰撞中的不變量的實驗裝置，通過改變兩小車質(zhì)量 m和m,以及它們碰撞前的速度，得到一些數(shù)據(jù)，根據(jù)下圖 表中的數(shù)據(jù) 填充表中的空缺：（規(guī)定m 碰前速度方向為 正，則跟它相反方向為負(fù)）【知識點撥】一，測量物體的速度的方法）光電門測速原理如圖所示，圖中滑塊上紅色部分為擋光板， 擋光板有一定的寬度，設(shè)為 L,氣墊導(dǎo)軌上黃色 框架上安裝有光控開

3、關(guān)，并與計時裝置相連，構(gòu)成光電計時裝置。當(dāng)擋光板穿入時，將光擋住開始計時，穿過后不再擋光則停止計時，設(shè)記錄的時間為t，則（2）擺球測速原理把兩個小球用線懸掛起來,滑塊相當(dāng)于在L的位移上運動了時間t，所以滑塊勻速運動的速度v=L/t。們相碰。如圖：可以測量小球被拉起的角度， 從而算出落下時的速度； 測量被撞小球擺起的角度, 從而算出被碰后的速度。設(shè)擺線長為 L,小球的半徑為r，質(zhì)量為m被拉起的角度為落下時 的速度為v,根據(jù)機械能守恒有：解得：_ J 1 |：:同理可求出碰后各小球的速度。也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失。注意: 由于此實驗中角度的測量有困難，適于定性研究。(3 )打點

4、計時器實驗探究法將打點計時器固定在光滑導(dǎo)軌的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車的后面。讓滑塊A靜止，滑塊B運動。在兩滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時撞針插入橡皮泥中，把兩 個滑塊連接成一體。通過紙帶測出它們碰撞前后的速度。(4)利用平拋運動的裝置實驗探究法如圖所示，讓一個質(zhì)量較大(為m)的小球A從斜槽上某高度處滾下來，與放在斜槽末端支柱上的體積相同、質(zhì)量較小 (為m)的小球B發(fā)生正碰。兩小球的質(zhì)量可 用天平直接測量。但小球碰撞前后的速度不便于直接測量，如果利用 平拋運動的規(guī)律通過測量水平位移進(jìn)行等效代換，問題就變得簡單多 了。因在相同高度處，物體做平拋運動的水平飛行距離與其初速度成

5、正比，兩小球在碰撞后及 A球碰前均做下落高度相同的平拋運動，在 落地前運動時間相等，因此用飛行時間作時間單位，則它們飛行的水 平距離OR OM O N就在數(shù)值上等于它們各自做平拋運動的水平初速 度 vi、vi'、V2，從而實現(xiàn) vi、v' 1、v' 2和 OR OM O' N 的等量 代換?！窘?jīng)典體驗】A的前端粘有橡皮例1、某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器做探究碰撞中的不變量的實驗，在小車 泥，設(shè)法使小車 A做勻速直線運動，然后與原來靜止的小車B相碰并粘在一起，繼續(xù)做勻速運動，設(shè) 計圖如圖所示：在小車 A的后面連著紙帶，電磁打 點計時器的頻率為 50Hz,長木板下墊

6、著小木片用以 平衡摩擦力。町州一10.50 H5T車恆；CH(1)若已得到打點紙帶如圖所示，并測得各計數(shù)點間的距離在圖上標(biāo)出。A為運動起始的點，則應(yīng)選 段來計算A碰前的速度，應(yīng)選段來計算A和B碰后的共同速度。(2)已測得小車 A的質(zhì)量m=0.4kg，小車B的質(zhì)量m=0.20kg，則由以上結(jié)果可得出什么結(jié) 論：。答案：(1) BC, DE(2)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，在物體的碰撞過程中，碰撞前后兩個物體各自的質(zhì)量和速 度的乘積之和是不變量，即mv1+mv2=mv1 / +mv2 /【課后反思】1. 在自學(xué)的過程中遇到的障礙是:2你的困惑是：解析：(1) 因為小車A與B碰撞前、后都做勻速運動，且碰

7、后 A與B粘合在一起，其共同速度比 A 原來的速度小。所以應(yīng)選點跡分布均勻且點距較大的BC段計算A的碰前速度，點間距小的 DE段 計算A和B碰后的共同速度。(2) 由圖可知，碰前 A的速度和碰后 AB的共同速度分別為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可見，在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，在物體的碰撞過程中，碰撞前后兩個物體各自的質(zhì)量和速度的乘積之和是不變量，即mvi+m

8、v2=mvi / +mv2/【自主探究】1、某同學(xué)用圖1所示裝置通過半徑相同的 A、B兩球的碰撞來探究碰撞 中的不變量，圖中 PQ是斜槽，QR為水平槽。實驗時先使 A球從斜槽上 某一固定位置 G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下 痕跡。重復(fù)上述操作 10次，得到10個落點痕跡。再把 B球放在水平槽 上靠近槽末端的地方，讓 A球仍從位置 G由靜止開始滾下，和 B球碰撞 后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖1中0點是水平槽末端 R在記錄紙上的垂直投影點。B球落點痕跡如圖 2所示，其中米尺水平放置，且平行于 G R、0所在的平面，米尺的零點與 0點對齊。

9、（1） 碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為 cm。（2）在以下選項中，哪些是本次實驗必須進(jìn)行的測量？答：A. 水平槽上未放 B球時，測量A球落點位置到 0點的距離B. A球與B球碰撞后，測量 A球落點位置到 0點的距離C .測量A球或B球的直徑D. 測量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）E. 測量G點相對于水平槽面的高度?！菊n堂反饋】1.如圖所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個滑塊A,B相互作用后運動過程的頻閃照片頻閃的頻率為10 Hz.開始兩個滑塊靜止，它們之間有（填選項號）。同2根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個滑塊向相反方向運動已知滑塊 A,B的質(zhì)量分別為200 g,300 g.根據(jù)照片記錄的信

10、息釋放彈簧,A,B離開彈簧后,A滑塊做-運動，其速度大小為 本實驗得出“在實驗誤差范圍內(nèi)，碰撞中mv的矢量和是守恒的量”這一結(jié)論的依據(jù)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. 如果兩輛車廂質(zhì)量一樣，用繩子連接，其中一個車廂中有一人，并拉繩子使兩車廂相互靠近。根據(jù)什么可判斷哪個車廂內(nèi)有人（繩子質(zhì)量不計）（）A 根據(jù)車廂的運動快慢，運動快的有人B 根據(jù)車廂的運動快慢，運動慢的有人C 根據(jù)繩子哪一頭拉力的大小，拉力大的一端車廂有人D 根據(jù)繩子哪一頭拉力的大小，拉力小的一端車廂有人。3.