第1节实验：探究碰撞中的不变量精品导学案

16-17学年度第2学期 高一物理选修3-5“比教学”导学案 编号22使用时间 编制：张西永 审核：张勇16.1实验：探究碰撞中的不变量班级 姓名 学号 【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。【学习重点】碰撞中的不变量的探究【学习难点】实验数据的处理预 习 案1.碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后， 都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的 也不一样。物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）。2.我们只研究最简单的情况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。3.在物体碰撞过程中，哪些物理量会对碰撞后物体的运动状态有影响呢？4.要探究物体在碰撞中存在的不变量，你需要测量什么物理量？用什么方法怎么测量？5.按照你的测量方法画出你的测量装置图：任务1、阅读课本完成自主学习；任务2、你还有那些地方没弄明白？ 探 究 案探究1 怎样找出不变量？(1)质量：质量是不变的，但质量与运动状态无关，不是要寻找的量。(2)mv：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量，即是否有m1v1m2v2m2v1m2v2?(3)mv2：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量，即是否有？(4)：物体速度与其质量之比的和是否为不变量，即是否有？也许探究2 需要考虑的问题1怎样才能保证碰撞是一维的？2怎样测量物体运动的速度？3如何处理实验数据？【例1】某同学用图14甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，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。然后把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是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图14乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐。(1)入射小球A和被碰小球B的质量关系是mA_mB(填“”、“”或“”)。(2)碰撞后B球的水平射程应为_ cm。(3)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：_(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BA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球和B球的质量E测量G点相对于水平槽面的高度(4)若mv为不变量，需验证的关系式为_；若mv2为不变量，需验证的关系式为_；若为不变量，需验证的关系式为_。学习札记巩固案（堂清小卷）（满分100分） 得分 1（20分）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弹簧秤、秒表、天平C天平、刻度尺D秒表、刻度尺2（20分）在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，下列哪些因素可导致实验误差()A导轨安放不水平B小车上挡光片倾斜C两小车质量不相等D两小车碰后连在一起3（20分）用如图11所示的装置进行以下实验：A先测出滑块A、B的质量M、m及滑块与桌面间的动摩擦因数，查出当地的重力加速度gB用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧压缩，滑块B紧靠在桌边C剪断细线，测出滑块B做平抛运动落地点到重锤线的水平距离x1和滑块A沿桌面滑行的距离x2(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母：_。(2)若mv为不变量，需验证的关系式为：_。4（20分）在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1170 g，右侧滑块质量m2110 g，挡光片宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图12所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为t10.32 s，t20.21 s。则两滑块的速度分别为v1_ m/s，v2_ m/s。烧断细线前m1v1m2v2_ kgm/s，烧断细线后m1v1m2v2_ kgm/s。可得到的结论是_。5（20分）如图13甲所示，在水平光滑轨道上停着A、B两辆实验小车，A车上系有一穿过打点计时器的纸带，当A车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器，A车运动一段距离后，与静止的B车发生正碰并连在一起运动，纸带记录下碰撞前A车和碰撞后两车的运动情况，如图13乙所示，打点计时器电源频率为50 Hz，则碰撞前A车速度大小为_ m/s，碰撞后的共同速度大小为_ m/s。如果已知碰撞过程中mv是不变量，则可求得mAmB_。错因分析参考答案1.C 2.AB 3.（1）