2016-2017学年高中物理 第16章 动量守恒定律新人教版选修3-5_1

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修 3-5 动量守恒定律 第十六章 第一节 实验： 探究碰撞中的不变量 第十六章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业6 学习目标定位 了解探究碰撞中的不变量的基本思路和实验方法 体验探究自然规律的过程 探究一维碰撞中的不变量 课堂情景切入 碰撞是自然界中常见的现象。两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。微观粒 子之间更是由于相互碰撞而改变能量，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。 碰撞前后会不会有什么物理量保持不变呢？ 知识自主梳理 1 一 维 碰撞 两个物体碰撞前沿 _运动，碰撞后 _运动。这种碰撞叫做一维碰 撞。 2 探 寻 守恒量 在一维碰撞的前提下，设两个物体的质量分别为 m1、 m2，碰撞前它们的速度分别为 v1、 v2，碰撞后的速 度分别为 v1、 v2。 实验 的基本思路 同一直线 仍沿这条直线 m1v1 m2v2 m1v12 m2v22 方案一：用气 垫导轨 完成两个滑 块 的一 维 碰撞 实验装置如下图所示。 实验 方案 设计 宽度 光电门 单摆摆长 方案三：利用小 车 在光滑桌面碰撞另一个静止的小 车实 现 一 维 碰撞 实验装置如下图所示。 小车匀速 1将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中 数据 处 理 2 结论 在实验误差允许的范围内，碰撞前、后不变的量是物体 的质量 m与速度 v的乘积之和，即 m1v1 m2v2 _。 m1v1 m2v2 重点难点突破 一、 实验过 程 1 实验 器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 (两个 )、弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶片、撞针、橡皮泥等。 方案二：带细线的摆球 (两个 )、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶片等。 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车 (两个 )、天平、撞针、橡皮泥等。 2 实验 步 骤 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)用天平测量相关的质量； (2)安装实验装置； (3)使物体发生碰撞； (4)测量或读出有关数据，计算出物体的速度； (5)改变碰撞条件重复上述 3、 4步； (6)进行数据处理通过分析对比，找出碰撞中的不变量； (7)整理实验器材。 二、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气垫导轨是一种精度较高的现代化教学仪器。切忌振动、重压，严防碰伤和划伤，禁止在不通气的情况下将滑 块在轨面上滑磨。 3若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意应利用水平仪确保导轨水平。 4利用摆球进行实验时，可以将实验仪器靠在一个大型的量角器上，这样可以较准确地读出小球摆动的角度，以 减小误差。 5若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水平线上，以便对心碰撞，且刚好接触时，摆线竖直，将小 球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。 6碰撞有很多情形，我们追寻的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求。 三、 误 差分析 1碰撞前后是否在一条直线上，与实验设计有关。气垫导轨很好地控制了两个物体碰撞的一维性，其他两个设计 都存在碰撞不是严格的一维碰撞的问题，造成实验的误差。 2碰撞中是否受其他力 (例如：摩擦力 )的影响是带来误差的又一个重要原因，实验中要合理控制实验条件，尽量 减小或避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。 3测量及读数的准确性也是造成误差的一个重要原因，实验中要规范读数和测量，尽量减小误差因素的影响。 方案一相比之下较为准确，研究的项目也可以更多一些。 考点题型设计 探究一 维 碰撞中的不 变 量 (3)根据 (2)中数据可知：在 误 差允 许 的范 围 内，碰撞前两 车质 量与速度乘 积 之和等于碰撞后两 车质 量与速度乘 积 之和 。 答案： (1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的 mv之和是相等的。 答案： 0.094 0.143 0 2.510 4kgm/s 在实验允许的误差范围内，两滑块