高中物理第十六章动量守恒定律第1节实验：探究碰撞中的不变量学案新人教版选修3_5

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1、1　实验：探究碰撞中的不变量课堂合作探究问题导学一、探究碰撞中的不变量活动与探究1如图甲，用细线将两个滑块拉近，把弹簧压缩，然后烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动。我们可以利用光电计时器记录滑块穿过光电门时挡光片的挡光时间，从而求出滑块速度，讨论不变的量。这是教材参考案例一提供的方法，但同时案例一还给出乙、丙两图对应的实验情况来进一步寻找不变量，这样做的目的是什么？迁移与应用1某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，轻轻推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的

2、小车B相碰并粘成一体，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图所示。在小车A后连着纸带，打点计时器、电源的频率为50Hz，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所示，并测得各计数点间的距离标在图上。A为运动起始的第一点，则应选________段来计算小车A碰前的速度，应选________段来计算小车A和小车B碰后的共同速度。（选填“AB”“BC”“CD”或“DE”）（2）测得小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg，由以上测量结果可得：碰前mAvA＋mBvB＝______kg·m/s；碰后

3、mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s。1．教材方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞实验装置如图所示。不同的质量可以通过在滑块上加重物的办法实现。应用气垫导轨很容易控制滑块碰撞前的速度或使它在碰撞前静止。因此，这个方案是本实验的首选。气垫导轨2．求解有关纸带的问题，一定要读懂纸带上打的点所反映的信息。碰前和碰后均做匀速直线运动，纸带上的点迹能反映出质点是否做匀速直线运动的依据是：点迹均匀与否。由于碰前的速度大，故点迹稀疏。二、用斜槽探究碰撞中的不变量活动与探究2某同学学习了本节后，设计了一种探究碰撞中不变量的方法：实验

4、装置如图甲所示，他让一个质量较大的小球m1从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端的另一质量较小的小球（半径相同）m2发生碰撞（正碰）。甲乙小球的质量可以用天平称出。怎样简便地测出两个小球碰撞前后的速度呢？迁移与应用2某同学用如图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，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

5、别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图所示，其中米尺水平放置，且在G、R、O所在的平面内，米尺的零点与O点对齐。　　（1）碰撞后B球的水平射程应取为________cm。（2）在以下选项中，本次实验必须进行的测量是________。A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离C．测量A球与B球的质量D．测量G点相对于水平槽面的高度1．用斜槽实验来探究碰撞中的不变量时，入射球质量m1应大于被碰球质量m2

6、，否则入射球会被反弹，因为滚回斜槽后，至再返回抛出过程中克服摩擦力做功，飞出时的速度大小小于碰撞刚结束时的速度大小，会造成较大的误差。2．实验中斜槽末端的切线必须调整水平，否则小球不做平抛运动，不能借助于平抛运动的规律求速度。3．入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下，以保证每次碰前入射小球速度相同。4．入射球与被碰球的球心连线与入射球的初速度方向一致，保证发生一维碰撞。当堂检测1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，用到的测量工具有（　　）A．秒表、天平、刻度尺　　B．弹簧测力计、秒表、天平C．天平、刻度尺D．秒表、刻度尺

7、2．在利用悬线悬挂两个等大小球探究碰撞中的不变量的实验中，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．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C．两小球必须都是钢性球，且质量相同D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动3．若用打点计时器做实验，下列说法正确的是（　　）A．相互作用的两小车上，一个装上撞针，一个装上橡皮泥，是为了改变两车的质量B．相互作用的两小车上，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4．两个

8、质量相同的小钢球，按如图所示的样式悬挂，让其中一个小球保持静止，把另一小球拉开一定的角度，然后自由释放（m表示两小球的质量，v1、v2表示两球碰撞前后的速度），下列说法正确的是（　　）A．碰撞后，两球交换速度，入射球静止，被碰球以入射