全套打包-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（人教版选修3-5）

1 实验：探究碰撞中的不变量 第十六章 动量守恒定律 学习目标　 1.明确探究物体碰撞中的不变量的基本思路. 2.探究一维碰撞中的不变量. 3.掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法． 生活中的各种碰撞现象 台球碰撞的频闪照片 汽车碰撞实验 钉钉子 打桩机打桩 拳击 水上电动碰碰船 两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接 一、观察实验、提出问题 思考：碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？ 从最简单的开始研究 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—— 一维对心碰撞 实验探究的基本思路 在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量有哪些？ 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v1′ 、v2′． 规定碰撞前的速度方向为正方向 质量和速度 二、我们的猜想 猜想1： 猜想2： 猜想3： ………………………… 保证一维碰撞 即保证两物体在碰撞前后在同一直线上运动； 如何测量物体的质量? 怎样测量物体的速度? 三、设计方案 设计实验需要考虑的问题 答案　(1)64.8　(2)ABC AB 球的直径 相等 答案：BC 方案一：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞，两小车碰撞端分别装上撞针和橡皮泥.实验装置如图所示. (1)质量的测量：用天平测量质量. (2)速度的测量：v＝eq \f(Δx,Δt)，式中Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量.Δt为小车经过Δx所用的时间，可由打点间隔算出.这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况. 方案二：利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞，实验装置如图所示. (1)质量的测量：用天平测量质量. (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度. (3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量损失. 方案三：利用气垫导轨实现一维碰撞，实验装置如图 (1)质量的测量：用天平测量质量. (2)速度的测量：利用公式v＝eq \f(Δx,Δt)，式中Δx为滑块(挡光片)的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门对应的时间. (3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量. (4)实验方法： ①用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动(图甲)； ②在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架(图乙)，可以得到能量损失很小的碰撞； ③在两个滑块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，把两个滑块连成一体运动(图丙)，这样可以得到能量损失很大的碰撞. 方案四：利用斜槽实现两小球的一维碰撞，如图甲、乙所示.让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽前边小支柱上的另一质量较小的球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动. (1)质量的测量：用天平测量质量. (2)速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等.如果用小球的飞行时间为时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只需测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1′和s2′. 若在实验误差允许的范围内m1s1与m1s1′＋m2s2′相等，就验证了两个小球碰撞前后的不变量. (3)让小球从斜槽的不同高度处开始滚动,进行多次实验. 四、实验器材 方案一:光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥. 方案二:带细线的小球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等. 方案三:气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、重物、弹簧片、细线、弹性碰撞架、撞针、橡皮泥. 方案四：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、螺旋测微器、圆规. 五、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.用天平测量两物体的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中. 2.安装实验装置. 3.使物体发生碰撞. 4.测量或读出相关物理量，计算有关速度，填入预先设计好的表格中. 5.改变碰撞条件，重复步骤3、4. 6.数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量. 碰撞前 碰撞后 质量m(kg) m1 m2 m1 m2 速度v(m·s-1) v1 v2 v1′ v2′ mv(kg·m·s-1) m1v1＋m2v2 m1v1′＋m2v2′ mv2(kg·m2·s-2)