1探究碰撞中的不變量完美版

1、第十六章動量守恒定律1探究碰撞中的不變量學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1明確探究碰撞中的不變量的基本思路.2 掌握同一條直線上運動的兩個物體碰撞前后的速度的測量方法.3. 掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法.【重點難點】1碰撞中的不變量的探究2. 速度的測量方法、實驗數(shù)據(jù)的處理.【課前預(yù)習(xí)】1、本實驗?zāi)康模禾骄恳痪S碰撞中，碰撞前后描述物體運動狀態(tài)的物理量 一個是守恒的.mv、mv、m等哪2、實驗原理：在一維碰撞中，與物體運動有關(guān)的物理量只有物體的 和物體的為找到碰撞中的不變量，首先進行合理猜測(例如：物體的質(zhì)量與其速度的乘積mv是不是不變量？物體的質(zhì)量與其速度的二次方的乘積mv2是不是不變量？物體的速度與自己質(zhì)量的比值

2、是不是不變量？)，然后設(shè)計碰撞實驗，測出物體的質(zhì)量和碰撞前后物體的速度，對猜測進行驗 證，從而得到碰撞中的守恒量.方案一：利用氣墊導(dǎo)軌實現(xiàn)一維碰撞(1) 質(zhì)量的測量：用測量.,At為數(shù)字計時器顯示的 (2) 速度的測量：v=X，式中&為 的時間.(3) 各種碰撞情景的實現(xiàn)：利用彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設(shè)計各種 類型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的 .方案二：利用等長懸線懸掛等大小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞如圖16- 1 -1所示.(1) 質(zhì)量的測量：用天平測量.速度的測量：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度；測量碰撞 后小球擺起的角度，算出碰撞后

3、對應(yīng)小球的速度.(3)不同碰撞情況的實現(xiàn)：用貼膠布的方法增大兩球碰撞時的能量損失. 方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實現(xiàn)一維碰撞(1) 質(zhì)量的測量：用天平測量.間的距離，可用刻度速度的測量：v=f，Ax是紙帶上兩 尺測量.At為小車經(jīng)過 Ax所用的時間，可由打點間隔算出.(3)碰撞的實現(xiàn)：兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥.3、實驗器材圖16 1 1方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥.方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等.方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥.

4、4、實驗步驟不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下：(1) .用天平測相關(guān)質(zhì)量.(2) .安裝實驗裝置.(3) .使物體發(fā)生碰撞.(4) .測量或讀出相關(guān)物理量，計算有關(guān)速度，記入表中(見下表).(5) .改變碰撞條件，重復(fù)步驟3、4.(6) .整理器材，結(jié)束實驗.5、數(shù)據(jù)處理(1) .將上述記錄的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，填入表格，通過分析比較找出碰撞中的守恒量實驗情景探究量質(zhì)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) .實驗結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后不變的量是 的乘積，即mi vi + m?v2 = mi'+ m2V26、注意事項(1) .碰撞有很多情形，我們尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變才符合要求.(2) .保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前后沿 運動.(3) .若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平.(4) .若利用擺球進行實驗， 兩小球靜放時 應(yīng)在同一水平線上， 且剛好接觸，擺線豎 直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi).7、誤差分析(1) .碰撞是否為 碰撞是產(chǎn)生誤差的一個

6、原因，設(shè)計實驗方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞.(2) .碰撞中是否受其他力(如摩擦力)影響是帶來誤差的又一個原因，實驗中要合理控制 實驗條件，避免除碰撞時相互作用力外的其他力影響物體的速度.(3) .測量擺角、滑塊寬度、計數(shù)點間距時的誤差，特別是測擺角帶來的誤差最大.【預(yù)習(xí)檢測】1、 若用打點計時器做探究碰撞中的不變量實驗，下列操作是正確的是()A .相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了改變兩車的質(zhì)量B .相互作用的兩車上，一個裝上撞針，一個裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C.先接通打點計時器的電源，再釋放拖動紙帶的小車D .先釋放拖動紙帶的小車，再接通打點計時器的電源2、試寫出

7、下列物理過程中的不變量：(1) 一物體做自由落體；(2) 一個物體在豎直方向做勻速直線運動；(3) 物體沿光滑曲面自由下滑。3、 用氣墊導(dǎo)軌做實驗時，某一滑塊通過光電門時，雙擋光片兩次擋光的記錄為284.1ms 和294.6ms,測得擋光片的擋光距離為 5cm,則此滑塊的速度多大？【參考答案】5、物體的質(zhì)量和速度；6、同(3)機械能 3、4.76m/s課前預(yù)習(xí)：2、質(zhì)量，速度；天平，位移，時間；質(zhì)量，計數(shù)點； 一直線，球心；7、一維。打點讓時耦喪木梅 橡龐泥那平小蚩預(yù)習(xí)檢測：1、BC2、( 1)運動的加速度(2)速度或合力堂中互動【典題探究】坐木片【例1】某同學(xué)設(shè)計了一個用打點計時器探究碰撞過

8、程中不 變量的實驗：在小車 A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之圖 16- 1-2做勻速直線運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并黏合成一體，繼續(xù)做勻速直線運動，他設(shè)計的具體裝置如圖 16 - 1 - 2所示，在小車 A后連著紙帶，電磁打點計時器電源 頻率為50 Hz，長木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.(1) 若已得到打點紙帶如圖 16- 1-3所示，并測得各計數(shù)點間距離標(biāo)在圖上，A為運動起始的第一點，則應(yīng)選 段來計算 A的碰前速度，應(yīng)選段來計算A和B碰后的共同速度(填A(yù)B” B'C” “D ”或DE” .)A” E . £ . .£卜目 ND1 D.50 cm&q

9、uot;' 9.08 rm"'也 95 f圖 16- 1-3(2) 已測得小車 A的質(zhì)量mA= 0.40 kg,小車B的質(zhì)量mB= 0.20 kg，由以上測量結(jié)果可得，碰前：Eava+ mBvB=kg m/s;碰后： mAvA'+ mBVB=kg m/s.【解析】小車碰撞前后都做勻速運動，為減小誤差，應(yīng)選點的間距均勻且大些的段來計算 速度；計算時注意用速度的主單位。【答案】(1)BC DE (2)0.420.417【例2】氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦我們可以用帶豎

10、直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊 A和B來探究碰撞中的不變量，實驗裝置如圖16- 1-4所示，采用的實驗步驟如下：C Dnr咕刪刪a: : E : :： :*TJ_ ET圖 16- 1-4a. 松開手的同時，記錄滑塊 A、B運動時間的計時器開始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰撞 C、D擋板時計時器結(jié)束計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2.b. 在A、B間水平放入一個輕彈簧，用手壓住A、B使彈簧壓縮，放置在氣墊導(dǎo)軌上，并 讓它靜止在某個位置.c. 給導(dǎo)軌送氣，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平.d. 用刻度尺測出 A的左端至C板的距離L1； B的右端至D板的距離L2.(1) 實驗步驟的順序是 .(2

11、) 實驗中還需要的測量儀器是 .還需要測量的物理量是 .(3) 用測得的物理量表達需要探究的不變量表達式是 .(4) 實驗中彈簧與 A、B滑塊是粘連好還是不粘連好？，理由是.【解析】實驗步驟得順序應(yīng)按：一切組裝、裝置調(diào)整、實驗操作、測量、數(shù)據(jù)處理、誤差 分析等順序排列；測量儀器的選用可從原理出發(fā)，寫出原理表達式后確定?！敬鸢浮?c TbTa (2)天平 滑塊A、B的質(zhì)量 mA、mB(3) mALl = mtlt2(4) 只與A、B中的某一個粘連好，這樣把彈簧的質(zhì)量考慮進去，會減小系統(tǒng)誤差不能與 都粘連，否則 A、B可能碰不到C、D，計時誤差較大.不論何時，都要盡可能讓思考與反省預(yù)見到突發(fā)的激情，這于審慎者可輕而易舉做到。心煩意亂之時，首先要做的就是意識到這一點。先控制住自己的情緒，下決心不再使之加居嘰有了這種高明的 防范，就能很快終止怒氣。要懂得制怒之法，且止息于當(dāng)止之時：奔跑時停下來最難；狂怒時保持頭腦清醒也一樣難。過分激動，不論程度高低，都會影響理智。一旦對發(fā)怒有了這種警醒，就不會 使你因怒氣而失控，也不會使你損害良好的辨別力。謹(jǐn)慎地駕馭情緒，就能很好地控制它。你將是馬背上