江苏省连云港市赣榆县海头高级中学高中物理 探究碰撞中的不变量期末复习学案（无答案）新人教版选修3.doc

探究碰撞中的不变量学习目标：1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路2、掌握同一条直线上运动的两个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 探究一：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、v2，碰撞后的速度分别为、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的关系，我们可以做如下猜测：（1）（2）（3）分析：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”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探究二：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动;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？测速方案1光电门测速滑块上安装挡光板，挡光板有一定的宽度，设为l气垫导轨上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在l的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v= 测速方案2摆球测速把两个小球用长为l的线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度v= ；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度v= 。 例1：在课本参考案例(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测速方案3打点计时器测速 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车a运动，小车b静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体(如上图)。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。例2：课本p6（2）测速方案4-平抛测速 把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，通过测量桌高h和水平位移x，可以算出抛出时的初速度v= 。拓展训练1、某实验小组在“实验：探究碰撞中的不变量”的实验中，采用如图所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来进行探究。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末端的地方，让a球仍从位置g自静止开始滚下，和b球碰撞后，a、b球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中的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，且平行于g、r、o所在平面，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，哪些是本次实验必须进行的测量？ （填选项号）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、a球与b球碰撞后，测量a球落点位置到o点的距离；c、测量a球或b球的直径；d、测量a球或b球的质量（或两球质量之比）；e、测量g点相对水平槽面的高度。2、为了研究碰撞，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，使实验的可靠性及准确度得以提高在某次实验中，a、b两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相每隔04s的时间拍摄一次照片，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、b之间的质量关系是mb=15ma，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，a原来处于静止状态，设a、b滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内运动，(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出： (1)a、b两滑块碰撞前后的速度各为多少?(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积和是不是不变量?3、如图所示，在实验室用两端带竖直挡板c、d的气垫导轨和有固定挡板的质量都是m的滑块a、b，做探究碰撞中不变量的实验： (1)把两滑块a和b紧贴在一起，在a上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住a和b，在与a和b的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。 (2)按下电钮使电动卡销放开，同时起动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当a和b与挡板c和d碰撞同时，电子计时器自动停表，记下a至c运动时间t1，b至d