16.1实验：探究碰撞中的不变量 同步学案

21世纪教育网 –中小学教育资源及组卷应用平台 16.1实验：探究碰撞中的不变量 【学习目标】 1.探究碰撞中的不变量之间的关系. 2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法. 3.通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式. 【知识探究】 一、实验原理 1.两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后_____运动.这种碰撞叫做一维碰撞. 2.实验的基本思路：寻求不变量 在一维碰撞的情况下，令两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度的方向与我们设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值.探究以下关系式是否成立： (1)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′； (2)m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2； (3)＋＝＋. 二、需要考虑的问题及实验方案 1.质量的测量：用_____测量. 2.速度的测量： 方案1：利用气垫导轨结合光电门 (1)所需测量量：滑块(挡光板)的宽度Δx，滑块(挡光板)经过光电门的时间Δt. (2)速度的计算：v＝_____. (3)碰撞情景的实现 INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\X1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\X1.TIF" \* MERGEFORMATINET 图1 如图1所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用_____的方法改变碰撞物体的质量. (4)器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光板、两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥.21教育名师原创作品 方案2：利用摆球结合机械能守恒定律 INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\X2.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\X2.TIF" \* MERGEFORMATINET 图2 (1)所需测量量：悬点至球心的距离l，摆球被拉起或碰后的角度θ. (2)速度的计算：v＝_____. (3)碰撞情景的实现：如图2所示，用_____的方法增大两球碰撞时的能量损失. (4)器材：带细线的摆球(两套)、铁架台、量角器、坐标纸、胶布. 方案3：利用“光滑”水平面结合打点计时器. (1)所需测量量：纸带上两计数点间的距离Δx，小车经过Δx所用的时间Δt. (2)速度的计算：v＝_____. (3)碰撞情景的实现：如图3所示，A运动，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.21·世纪*教育网 INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\吕芳\\2016\\同步\\学生转word\\二批\\步步高 物理 人教3-5\\10\\X3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\X3.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "F:\\下载\\【原创】物理人教必修2\\选修3-5\\X3.TIF" \* MERGEFORMATINET 图3 (4)器材：长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、撞针、橡皮泥. 三、实验步骤 不论哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1.用天平测出相关质量. 2.安装实验装置. 3.使物体发生一维碰撞，测量或读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计 ... ...