16.1《實(shí)驗(yàn)探究碰撞中地不變量》學(xué)案

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案精彩文檔高二物理16.1實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量學(xué)案設(shè)計(jì)者：高_(dá)班級(jí) 姓名：座號(hào)： 交印日期：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】識(shí)記：明確探究碰撞中的不變量的基本思路.理解：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法。應(yīng)用：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測(cè)、探究，發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：碰撞中的不變量的探究難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理.【自主檢測(cè)】碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)中常見的一種現(xiàn)象，兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后， 都發(fā)生變化。兩個(gè)物體的質(zhì)量比例不同時(shí)，它們的 也不一樣。物理學(xué)中研究運(yùn)動(dòng)過程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié) 通過實(shí)驗(yàn)探究碰撞過程中的什么物理量保持不變（守恒）。我們只研究最簡(jiǎn)單的情況一一兩個(gè)物體

2、碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)。 這種碰撞叫做。問題：1.在物體碰撞過程中，哪些 物理量會(huì)對(duì)碰撞后物體的 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有影響呢？2. 要探究物體在碰撞中存在的不變量，你需要測(cè)量什么物理量？用什么方法怎么測(cè)量?3. 按照你的測(cè)量方法畫出你的測(cè)量裝置圖：4. 如圖某同學(xué)設(shè)計(jì)的探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)裝置，通過改變兩小車質(zhì)量 m和m,以及它們碰撞前的速度，得到一些數(shù)據(jù)，根據(jù)下圖 表中的數(shù)據(jù) 填充表中的空缺：（規(guī)定m 碰前速度方向?yàn)?正，則跟它相反方向?yàn)樨?fù)）【知識(shí)點(diǎn)撥】一，測(cè)量物體的速度的方法）光電門測(cè)速原理如圖所示，圖中滑塊上紅色部分為擋光板， 擋光板有一定的寬度，設(shè)為 L,氣墊導(dǎo)軌上黃色

3、 框架上安裝有光控開關(guān)，并與計(jì)時(shí)裝置相連，構(gòu)成光電計(jì)時(shí)裝置。當(dāng)擋光板穿入時(shí)，將光擋住開始計(jì)時(shí)，穿過后不再擋光則停止計(jì)時(shí)，設(shè)記錄的時(shí)間為t，則（2）擺球測(cè)速原理把兩個(gè)小球用線懸掛起來(lái),滑塊相當(dāng)于在L的位移上運(yùn)動(dòng)了時(shí)間t，所以滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度v=L/t。們相碰。如圖：可以測(cè)量小球被拉起的角度， 從而算出落下時(shí)的速度； 測(cè)量被撞小球擺起的角度, 從而算出被碰后的速度。設(shè)擺線長(zhǎng)為 L,小球的半徑為r，質(zhì)量為m被拉起的角度為落下時(shí) 的速度為v,根據(jù)機(jī)械能守恒有：解得：_ J 1 |：:同理可求出碰后各小球的速度。也可以用貼膠布等方法增大兩球碰撞時(shí)的能量損失。注意: 由于此實(shí)驗(yàn)中角度的測(cè)量有困難，適于定

4、性研究。(3 )打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)探究法將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑導(dǎo)軌的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，連在小車的后面。讓滑塊A靜止，滑塊B運(yùn)動(dòng)。在兩滑塊的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩 個(gè)滑塊連接成一體。通過紙帶測(cè)出它們碰撞前后的速度。(4)利用平拋運(yùn)動(dòng)的裝置實(shí)驗(yàn)探究法如圖所示，讓一個(gè)質(zhì)量較大(為m)的小球A從斜槽上某高度處滾下來(lái)，與放在斜槽末端支柱上的體積相同、質(zhì)量較小 (為m)的小球B發(fā)生正碰。兩小球的質(zhì)量可 用天平直接測(cè)量。但小球碰撞前后的速度不便于直接測(cè)量，如果利用 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律通過測(cè)量水平位移進(jìn)行等效代換，問題就變得簡(jiǎn)單多 了。因在相同高度處，物體做平拋運(yùn)動(dòng)的水平飛

5、行距離與其初速度成 正比，兩小球在碰撞后及 A球碰前均做下落高度相同的平拋運(yùn)動(dòng)，在 落地前運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，因此用飛行時(shí)間作時(shí)間單位，則它們飛行的水 平距離OR OM O N就在數(shù)值上等于它們各自做平拋運(yùn)動(dòng)的水平初速 度 vi、vi、V2，從而實(shí)現(xiàn) vi、v 1、v 2和 OR OM O N 的等量 代換?！窘?jīng)典體驗(yàn)】A的前端粘有橡皮例1、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)，在小車 泥，設(shè)法使小車 A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止的小車B相碰并粘在一起，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè) 計(jì)圖如圖所示：在小車 A的后面連著紙帶，電磁打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為 50Hz,長(zhǎng)木板下墊著小木片用以 平衡摩

6、擦力。町州一10.50 H5T車恆；CH(1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離在圖上標(biāo)出。A為運(yùn)動(dòng)起始的點(diǎn)，則應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算A碰前的速度，應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度。(2)已測(cè)得小車 A的質(zhì)量m=0.4kg，小車B的質(zhì)量m=0.20kg，則由以上結(jié)果可得出什么結(jié) 論：。答案：(1) BC, DE(2)在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，在物體的碰撞過程中，碰撞前后兩個(gè)物體各自的質(zhì)量和速 度的乘積之和是不變量，即mv1+mv2=mv1 / +mv2 /【課后反思】1. 在自學(xué)的過程中遇到的障礙是:2你的困惑是：解析：(1) 因?yàn)樾≤嘇與B碰撞前、后都做勻速運(yùn)動(dòng)，且碰后 A與B粘合在一起

7、，其共同速度比 A 原來(lái)的速度小。所以應(yīng)選點(diǎn)跡分布均勻且點(diǎn)距較大的BC段計(jì)算A的碰前速度，點(diǎn)間距小的 DE段 計(jì)算A和B碰后的共同速度。(2) 由圖可知，碰前 A的速度和碰后 AB的共同速度分別為10 5X10-30.02 xTml6.95X10-302?5mis - 0 695?/s故碰撞前后：mAVA=O.4O x 1.05kg m/s=0.42kg m/s(mA+mB)vaz = (0.40+0.20 ) x 0.695kg m/s=0.417kg m/s可見，在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，在物體的碰撞過程中，碰撞前后兩個(gè)物體各自的質(zhì)量和速度的乘積之和是不變量，即mvi+mv2=mvi / +

8、mv2/【自主探究】1、某同學(xué)用圖1所示裝置通過半徑相同的 A、B兩球的碰撞來(lái)探究碰撞 中的不變量，圖中 PQ是斜槽，QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使 A球從斜槽上 某一固定位置 G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下 痕跡。重復(fù)上述操作 10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把 B球放在水平槽 上靠近槽末端的地方，讓 A球仍從位置 G由靜止開始滾下，和 B球碰撞 后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖1中0點(diǎn)是水平槽末端 R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)。B球落點(diǎn)痕跡如圖 2所示，其中米尺水平放置，且平行于 G R、0所在的平面，米尺的零點(diǎn)與 0點(diǎn)對(duì)齊。（1） 碰撞后B球的

9、水平射程應(yīng)取為 cm。（2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？答：A. 水平槽上未放 B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到 0點(diǎn)的距離B. A球與B球碰撞后，測(cè)量 A球落點(diǎn)位置到 0點(diǎn)的距離C .測(cè)量A球或B球的直徑D. 測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）E. 測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度?！菊n堂反饋】1.如圖所示為氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊A,B相互作用后運(yùn)動(dòng)過程的頻閃照片頻閃的頻率為10 Hz.開始兩個(gè)滑塊靜止，它們之間有（填選項(xiàng)號(hào)）。同2根被壓縮的輕彈簧，滑塊用繩子連接，繩子燒斷后，兩個(gè)滑塊向相反方向運(yùn)動(dòng)已知滑塊 A,B的質(zhì)量分別為200 g,300 g.根據(jù)照片記錄的信息釋放彈簧,A,B離

10、開彈簧后,A滑塊做-運(yùn)動(dòng)，其速度大小為 本實(shí)驗(yàn)得出“在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，碰撞中mv的矢量和是守恒的量”這一結(jié)論的依據(jù)是10 hiLilm山 il iLi 山山187654l luihjiil in I hnihij lI321 cmhiiLlmihii山山 hiLilu6543211 iii I h i ill ill 11 ini il i li i hni I in il i ini 11111 cmli iIQ 98rti rti rti rtiill m h 11 ill ii d iii ill2. 如果兩輛車廂質(zhì)量一樣，用繩子連接，其中一個(gè)車廂中有一人，并拉繩子使兩車廂相互靠近。根據(jù)什么可判斷哪個(gè)車廂內(nèi)有人（繩子質(zhì)量不計(jì)）（）A 根據(jù)車廂的運(yùn)動(dòng)快慢，運(yùn)動(dòng)快的有人B 根據(jù)車廂的運(yùn)動(dòng)快慢，運(yùn)動(dòng)慢的有人C 根據(jù)繩子哪一頭拉力的大小，拉力大的一端車廂有人D 根據(jù)繩子哪一頭拉力的大小，拉力小的一端車廂有人。3. （