1探究碰撞中的不變量完美版

1、第十六章動(dòng)量守恒定律1探究碰撞中的不變量學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1明確探究碰撞中的不變量的基本思路.2 掌握同一條直線(xiàn)上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前后的速度的測(cè)量方法.3. 掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法.【重點(diǎn)難點(diǎn)】1碰撞中的不變量的探究2. 速度的測(cè)量方法、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理.【課前預(yù)習(xí)】1、本實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄恳痪S碰撞中，碰撞前后描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量 一個(gè)是守恒的.mv、mv、m等哪2、實(shí)驗(yàn)原理：在一維碰撞中，與物體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理量只有物體的 和物體的為找到碰撞中的不變量，首先進(jìn)行合理猜測(cè)(例如：物體的質(zhì)量與其速度的乘積mv是不是不變量？物體的質(zhì)量與其速度的二次方的乘積mv2是不是不變量？物體的速度與自己質(zhì)量的比值

2、是不是不變量？)，然后設(shè)計(jì)碰撞實(shí)驗(yàn)，測(cè)出物體的質(zhì)量和碰撞前后物體的速度，對(duì)猜測(cè)進(jìn)行驗(yàn) 證，從而得到碰撞中的守恒量.方案一：利用氣墊導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)一維碰撞(1) 質(zhì)量的測(cè)量：用測(cè)量.,At為數(shù)字計(jì)時(shí)器顯示的 (2) 速度的測(cè)量：v=X，式中&為 的時(shí)間.(3) 各種碰撞情景的實(shí)現(xiàn)：利用彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設(shè)計(jì)各種 類(lèi)型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的 .方案二：利用等長(zhǎng)懸線(xiàn)懸掛等大小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞如圖16- 1 -1所示.(1) 質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量.速度的測(cè)量：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度；測(cè)量碰撞 后小球擺起的角度，算出碰撞后

3、對(duì)應(yīng)小球的速度.(3)不同碰撞情況的實(shí)現(xiàn)：用貼膠布的方法增大兩球碰撞時(shí)的能量損失. 方案三：利用小車(chē)在光滑桌面上碰撞另一靜止小車(chē)實(shí)現(xiàn)一維碰撞(1) 質(zhì)量的測(cè)量：用天平測(cè)量.間的距離，可用刻度速度的測(cè)量：v=f，Ax是紙帶上兩 尺測(cè)量.At為小車(chē)經(jīng)過(guò) Ax所用的時(shí)間，可由打點(diǎn)間隔算出.(3)碰撞的實(shí)現(xiàn)：兩小車(chē)的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥.3、實(shí)驗(yàn)器材圖16 1 1方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥.方案二：帶細(xì)線(xiàn)的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等.方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(chē)(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥.

4、4、實(shí)驗(yàn)步驟不論采用哪種方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)程均可按實(shí)驗(yàn)方案合理安排，參考步驟如下：(1) .用天平測(cè)相關(guān)質(zhì)量.(2) .安裝實(shí)驗(yàn)裝置.(3) .使物體發(fā)生碰撞.(4) .測(cè)量或讀出相關(guān)物理量，計(jì)算有關(guān)速度，記入表中(見(jiàn)下表).(5) .改變碰撞條件，重復(fù)步驟3、4.(6) .整理器材，結(jié)束實(shí)驗(yàn).5、數(shù)據(jù)處理(1) .將上述記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，填入表格，通過(guò)分析比較找出碰撞中的守恒量實(shí)驗(yàn)情景探究量質(zhì)量速度mv2 mVV m碰撞前m1V1m1V1 + m?V22 2 m1 V1 + m?V2V1 | V2 十m1m2m2V2碰撞后m1V1 'm1V1'+ m2V2'2丄m2m

5、1V1 十 m2V2V/十 V2_Zm1m2m2V2(2) .實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前后不變的量是 的乘積，即mi vi + m?v2 = mi'+ m2V26、注意事項(xiàng)(1) .碰撞有很多情形，我們尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變才符合要求.(2) .保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個(gè)物體碰撞前后沿 運(yùn)動(dòng).(3) .若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平.(4) .若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 兩小球靜放時(shí) 應(yīng)在同一水平線(xiàn)上， 且剛好接觸，擺線(xiàn)豎 直，將小球拉起后，兩條擺線(xiàn)應(yīng)在同一豎直面內(nèi).7、誤差分析(1) .碰撞是否為 碰撞是產(chǎn)生誤差的一個(gè)

6、原因，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)保證碰撞為一維碰撞.(2) .碰撞中是否受其他力(如摩擦力)影響是帶來(lái)誤差的又一個(gè)原因，實(shí)驗(yàn)中要合理控制 實(shí)驗(yàn)條件，避免除碰撞時(shí)相互作用力外的其他力影響物體的速度.(3) .測(cè)量擺角、滑塊寬度、計(jì)數(shù)點(diǎn)間距時(shí)的誤差，特別是測(cè)擺角帶來(lái)的誤差最大.【預(yù)習(xí)檢測(cè)】1、 若用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)，下列操作是正確的是()A .相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了改變兩車(chē)的質(zhì)量B .相互作用的兩車(chē)上，一個(gè)裝上撞針，一個(gè)裝上橡皮泥，是為了碰撞后粘在一起C.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)D .先釋放拖動(dòng)紙帶的小車(chē)，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源2、試寫(xiě)出

7、下列物理過(guò)程中的不變量：(1) 一物體做自由落體；(2) 一個(gè)物體在豎直方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；(3) 物體沿光滑曲面自由下滑。3、 用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)時(shí)，某一滑塊通過(guò)光電門(mén)時(shí)，雙擋光片兩次擋光的記錄為284.1ms 和294.6ms,測(cè)得擋光片的擋光距離為 5cm,則此滑塊的速度多大？【參考答案】5、物體的質(zhì)量和速度；6、同(3)機(jī)械能 3、4.76m/s課前預(yù)習(xí)：2、質(zhì)量，速度；天平，位移，時(shí)間；質(zhì)量，計(jì)數(shù)點(diǎn)； 一直線(xiàn)，球心；7、一維。打點(diǎn)讓時(shí)耦喪木梅 橡龐泥那平小蚩預(yù)習(xí)檢測(cè)：1、BC2、( 1)運(yùn)動(dòng)的加速度(2)速度或合力堂中互動(dòng)【典題探究】坐木片【例1】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過(guò)

8、程中不 變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē) A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之圖 16- 1-2做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并黏合成一體，繼續(xù)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖 16 - 1 - 2所示，在小車(chē) A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源 頻率為50 Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力.(1) 若已得到打點(diǎn)紙帶如圖 16- 1-3所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算 A的碰前速度，應(yīng)選段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度(填A(yù)B” B'C” “D ”或DE” .)A” E . £ . .£卜目 ND1 D.50 cm&q

9、uot;' 9.08 rm"'也 95 f圖 16- 1-3(2) 已測(cè)得小車(chē) A的質(zhì)量mA= 0.40 kg,小車(chē)B的質(zhì)量mB= 0.20 kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得，碰前：Eava+ mBvB=kg m/s;碰后： mAvA'+ mBVB=kg m/s.【解析】小車(chē)碰撞前后都做勻速運(yùn)動(dòng)，為減小誤差，應(yīng)選點(diǎn)的間距均勻且大些的段來(lái)計(jì)算 速度；計(jì)算時(shí)注意用速度的主單位。【答案】(1)BC DE (2)0.420.417【例2】氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實(shí)驗(yàn)儀器，它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)可視為沒(méi)有摩擦我們可以用帶豎

10、直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌和滑塊 A和B來(lái)探究碰撞中的不變量，實(shí)驗(yàn)裝置如圖16- 1-4所示，采用的實(shí)驗(yàn)步驟如下：C Dnr咕刪刪a: : E : :： :*TJ_ ET圖 16- 1-4a. 松開(kāi)手的同時(shí)，記錄滑塊 A、B運(yùn)動(dòng)時(shí)間的計(jì)時(shí)器開(kāi)始工作，當(dāng)A、B滑塊分別碰撞 C、D擋板時(shí)計(jì)時(shí)器結(jié)束計(jì)時(shí)，記下A、B分別到達(dá)C、D的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t1和t2.b. 在A、B間水平放入一個(gè)輕彈簧，用手壓住A、B使彈簧壓縮，放置在氣墊導(dǎo)軌上，并 讓它靜止在某個(gè)位置.c. 給導(dǎo)軌送氣，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平.d. 用刻度尺測(cè)出 A的左端至C板的距離L1； B的右端至D板的距離L2.(1) 實(shí)驗(yàn)步驟的順序是 .(2

11、) 實(shí)驗(yàn)中還需要的測(cè)量?jī)x器是 .還需要測(cè)量的物理量是 .(3) 用測(cè)得的物理量表達(dá)需要探究的不變量表達(dá)式是 .(4) 實(shí)驗(yàn)中彈簧與 A、B滑塊是粘連好還是不粘連好？，理由是.【解析】實(shí)驗(yàn)步驟得順序應(yīng)按：一切組裝、裝置調(diào)整、實(shí)驗(yàn)操作、測(cè)量、數(shù)據(jù)處理、誤差 分析等順序排列；測(cè)量?jī)x器的選用可從原理出發(fā)，寫(xiě)出原理表達(dá)式后確定。【答案】 c TbTa (2)天平 滑塊A、B的質(zhì)量 mA、mB(3) mALl = mtlt2(4) 只與A、B中的某一個(gè)粘連好，這樣把彈簧的質(zhì)量考慮進(jìn)去，會(huì)減小系統(tǒng)誤差不能與 都粘連，否則 A、B可能碰不到C、D，計(jì)時(shí)誤差較大.不論何時(shí)，都要盡可能讓思考與反省預(yù)見(jiàn)到突發(fā)的激情，這于審慎者可輕而易舉做到。心煩意亂之時(shí)，首先要做的就是意識(shí)到這一點(diǎn)。先控制住自己的情緒，下決心不再使之加居嘰有了這種高明的 防范，就能很快終止怒氣。要懂得制怒之法，且止息于當(dāng)止之時(shí)：奔跑時(shí)停下來(lái)最難；狂怒時(shí)保持頭腦清醒也一樣難。過(guò)分激動(dòng)，不論程度高低，都會(huì)影響理智。一旦對(duì)發(fā)怒有了這種警醒，就不會(huì) 使你因怒氣而失控，也不會(huì)使你損害良好的辨別力。謹(jǐn)慎地駕馭情緒，就能很好地控制它。你將是馬背上