学习细节（人教版）之动量守恒定律（一）：16.1 探究碰撞中的不变量

【学习目标】 1. 探究碰撞中不变量和那些物理量有关。 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。 一、实验原理 1. 两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。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＝m1v1′2＋m2v2′2； ＋m2v (3) . ＋＝＋ 二、需要考虑的问题 1. 质量的测量：用天平测量。 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 如图所示，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，利用在滑块上加重物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。 方案2：利用摆球结合机械能守恒定律 (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，用贴胶布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。 (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，填入预先设计好的表格。 4. 改变碰撞条件，重复实验。 5. 通过