【金牌學(xué)案】年高中物理 第十六章 1 實驗：探究碰撞中的不變量課件 新人教選修35

第十六章動量守恒定律1實驗：探究碰撞中的不變量知識點1實驗的基本思路1．一維碰撞兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿這條直線運動，這種碰撞叫做__________．一維碰撞

2．追尋不變量

(1)在一維碰撞的情況下，設(shè)兩個物體的質(zhì)量分別為m1

、m2，碰撞前的速度分別為v1、v2，碰撞后的速度分別為v1′、v2′.依次研究以下關(guān)系式是否成立． ①___________________________； ②___________________________；m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(2)不變量的特點：在各種碰撞的情況下都不改變．③______________________.3．碰撞的其他情形(1)兩個質(zhì)量相同的物體相碰撞．(2)兩個質(zhì)量相差懸殊的物體相碰撞．(3)兩個速度大小相同、方向相反的物體相碰撞．(4)一個運動物體與一個靜止物體相碰撞．(5)兩個物體碰后可能分開，也可能黏在一起不再分開．知識點2實驗案例 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌實現(xiàn)一維碰撞．

(1)質(zhì)量的測量：用天平測量．計時器測出的滑塊經(jīng)過光電門的時間．

(3)不同碰撞情況的實現(xiàn)：利用彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥設(shè)計各種類型的碰撞，利用滑塊上加重物的方法改變碰撞物體的質(zhì)量．方案二：利用等長懸線懸掛等大的小球?qū)崿F(xiàn)一維碰撞．(1)質(zhì)量的測量：用天平測量．

(2)速度的測量：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度；測量碰撞后小球擺起的角度，從而算出碰撞后對應(yīng)小球的速度．(3)不同碰撞情況的實現(xiàn)：用貼膠布等方法增大兩球碰撞時的能量損失．

方案三：利用小車在光滑桌面上碰撞另一靜止小車實現(xiàn)一維碰撞．

(1)質(zhì)量的測量：用天平測量．知識點3實驗操作和實驗結(jié)論1．器材方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、彈簧片、細繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．方案二：帶細線的擺球(兩套)、鐵架臺、天平、量角器、坐標紙、膠布等．方案三：光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車(兩個)、天平、撞針、橡皮泥．2.操作過程不論采用哪種方案，實驗過程均可按實驗方案合理安排，參考步驟如下：(1)用天平測相關(guān)質(zhì)量；(2)安裝實驗裝置；(3)使物體發(fā)生碰撞；(4)測量或讀出相關(guān)物理量，計算有關(guān)速度；(5)改變碰撞條件，重復(fù)步驟(3)、(4)；(6)整理器材，結(jié)束實驗；(7)進行數(shù)據(jù)處理，通過分析比較，找出碰撞中的守恒量．3.注意事項(1)保證兩物體發(fā)生的是一維碰撞，即兩個物體碰撞前沿同一直線運動，碰撞后仍沿同一直線運動．(2)若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平．

(3)若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi)．(4)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．4．誤誤差差分分析析(1)碰撞撞是是否否為為一一維維碰碰撞撞，，是是產(chǎn)產(chǎn)生生誤誤差差的的一一個個原原因因，，設(shè)設(shè)計計實實驗方方案案時時應(yīng)應(yīng)保保證證碰碰撞撞為為一一維維碰碰撞撞．．(2)碰撞撞中中是是否否受受其其他他力力(例如如摩摩擦擦力力)影響響是是帶帶來來誤誤差差的的又又一個個原原因因，，實實驗中中要要合合理理控控制制實實驗驗條條件件，，避避免免碰碰撞撞時時除除相相互互作作用力力外外的的其其他他力力影影響響物物體體速速度度．．5．實實驗驗結(jié)結(jié)論論通過實驗驗數(shù)據(jù)分分析可得得m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，即在碰撞過過程中不不變量為為mv.【例題】圖16－1－1研究的是是碰撞過過程，將將打點計計時器固固定在光滑滑桌面的的一端，，把紙帶帶穿過打打點計時時器，連連在小車車的后面．讓小小車A運動，小小車B靜止．在在兩小車車的碰撞撞端分別別裝上撞針和橡橡皮泥，，碰撞時時撞針插插入橡皮皮泥中，，把兩個個小車連連接成一體．圖16－1－1(1)除研究打打點計時時器打下下的紙帶帶外，還還需要測測量的量量是____________________________________________________．(2)如果打點點計時器器的電源源周期為為T，碰撞前前6個點之間間的距離為s1，碰撞后后6個點之間間的距離離為s2，則碰撞撞前A的速度為__________，碰撞后后A、B的速度為為__________．(3)本實驗測測速度的的過程中中引進的的誤差來來源是_________________________________________________________________.答案：見解析1．(河源2012屆高三質(zhì)質(zhì)檢)我們可以以用帶豎豎直擋板板C、D的氣墊導(dǎo)軌軌以及滑滑塊A、B來做探究究碰撞中中的不變變量的實實驗，實實驗裝置如如圖16－1－2所示(彈簧的長長度忽略略不計)，采用的的實驗步驟如下下：圖16－1－2a．用天平平分別測測出滑塊塊A、B的質(zhì)量mA、mB；b．調(diào)整整氣墊墊導(dǎo)軌軌，使使導(dǎo)軌軌處于于水平平；c．在滑滑塊A、滑塊塊B間放入入一個個被壓壓縮的的輕彈彈簧，用用電動動卡銷鎖鎖定，，靜止止放置置在氣氣墊導(dǎo)導(dǎo)軌上上；d．用刻刻度尺尺測出出滑塊塊A的左端端至板板C的距離離L1.e．按下下電鈕鈕放開開卡銷銷，同同時使使分別別記錄錄滑塊塊A、B運動時時間的計計時器器開始始工作作．當當滑塊塊A、B分別碰碰撞擋擋板C、D時停止止計時，，記下下滑塊塊A、B分別到到達擋擋板C、D的運動動時間間t1和t2.(1)實驗中中還應(yīng)應(yīng)測量量的物物理量量是________________________________.滑塊B的右端端至D板的(2)利用上上述測測量的的實驗驗數(shù)據(jù)據(jù)，驗驗證作作用前前后質(zhì)質(zhì)量與與速度度乘質(zhì)量與與速度度的積積在誤誤差允允許范范圍內(nèi)內(nèi)相等，但但大小小并不不完全全相等等，產(chǎn)生誤誤差的的原因因_________________________．距離L2阻力或或氣墊墊導(dǎo)軌軌不水水平等等積的表表達式式是_____________，由此此公式式算得得的A、B兩滑塊塊的題型1巧用碰碰撞中中的不不變量量解決決相關(guān)關(guān)問題題【例題】在氣墊導(dǎo)軌軌上有兩個個滑塊A、B，質(zhì)量分別別為m1和m2，已知它們們碰后的速速度分別為為v1′和v2′，A滑塊碰前的的速度為v1，則B滑塊碰前的的速度為()答案：D規(guī)律總結(jié)：：當兩個物體體發(fā)生一維維碰撞時，，碰撞前后后物體質(zhì)量與速度的的乘積之和和不變，即即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，應(yīng)用本規(guī)律律解決問題題時，關(guān)鍵鍵是要準確確找出碰撞撞前后兩個個狀態(tài)所包含的物物理量.1．(潮州2012屆高三模擬擬)A、B兩滑塊在同同一光滑的的水平導(dǎo)軌上相向向運動發(fā)生碰撞撞(碰撞時間極極短)，用閃光相相機照相，，閃光4次攝得的閃閃光照片如如圖16－1－3所示，已知知閃光的時時間間隔為Δt，而閃光本本身持續(xù)時時間極短，，在這4次閃光的瞬瞬間，A、B兩滑塊均在在0～80cm刻度范圍內(nèi)內(nèi)，且第一一次閃光時時，滑塊A恰好通過x＝55cm處，滑塊B恰好通過x＝70cm處，問：圖16－1－3(1)碰撞發(fā)生在在何處？(2)碰撞發(fā)生在在第一次閃閃光后多長長時間？解：(1)根據(jù)分析可可判定：碰碰撞發(fā)生在在第1、2次閃光時刻刻之間，碰撞撞后B靜止，故碰碰撞發(fā)生在在x＝60cm處．(2)碰撞后A向左做勻速速直線運動動，設(shè)其速速度為vA′，所以vA′Δt＝20cm題型2實驗數(shù)據(jù)的的處理【例題】一水平光滑滑桌面上有有A、B兩小車，質(zhì)質(zhì)量分別是是0.6kg和0.2kg.A車的車尾拉拉著紙帶，，A車以某一速速度與靜止止的B車碰撞，碰碰后兩車連連在一起共共同向前運運動．碰撞撞前后打點點計時器打下的的紙帶如圖圖16－1－4所示．根據(jù)據(jù)這些數(shù)據(jù)據(jù)，請猜想想：把兩小車加加在一起計計算，有一一個什么物物理量在碰碰撞前后是是相等的？圖16－1－4答案：mv在碰撞前后后相等規(guī)律總結(jié)：：速度是矢量量，在探究究過程，必必須考慮它它的方向.一維碰撞中中，規(guī)定一一個正方向向，與它相相同的記為為正，相反反為負.在猜測不變量量時，所研究究的必須是一一維各種情況況下都不變的的量，驗證時應(yīng)不斷斷改變條件，，使盡可能多多的情況得到到驗證.2．某同學(xué)設(shè)計計了一個用打打點計時器探探究碰撞過程程中不變量的的實驗：在小車A的前端黏有橡橡皮泥，推動動小車A使之做勻速直直線運動，然后與原來靜靜止在前方的的小車B相碰并黏合成成一體，繼續(xù)續(xù)做勻速直線線運動．他設(shè)計計的具體裝置置如圖16－1－5所示．在小車車A后連著紙帶，，電磁打點計時時器電源頻率率為50Hz，長木板下墊墊著小木片用用以平衡摩擦力．圖16－1－5(1)若已得到打點點紙帶如圖16－1－6所示，并將測測得的各計數(shù)點間距離離標在圖上，A為運動起始的的第一點，則則應(yīng)選____段來計算A的碰前速度，，應(yīng)選____段來計算A和B碰后的共同速度．(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)BCDE圖16－1－6(2)已測得小車A的質(zhì)量mA＝0.40kg，小車B的質(zhì)量mB＝0.20kg，由以上測量量結(jié)果可得：：碰前mAvA＋mB