实验：探究碰撞中的不变量

16.1 实验：探究碰撞中的不变量

【学习目标】

（1）掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法；明确探究碰撞中的不变量的基本思路；

（2）学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律探究的方法；

（3）学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。

【自主预习】[来源:学科网]

1、回顾《必修1》第一章介绍的气垫导轨和光电计时器的工作原理？

2、什么样的碰撞是一维碰撞？

3、教材对碰撞前后哪个物理量可能是不变的做出了哪些猜想？

自主预习检测：根据教材P₃实验记录表格，完成教材《问题与练习》第1题。

预习困惑：

【课堂导学】

知识点一：实验探究的基本思路

观察教材《演示实验》，思考教材的设问？

1、实验条件的保证：一维碰撞

我们只研究最简单的情况——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。这种碰撞叫做一维碰撞。

[探讨]你能想出哪些方法使两个物体发生一维碰撞？

2、实验数据的测量

[问题]碰撞物体的质量可以用天平测量，可是两个物体在碰撞前后的速度有哪些方法能准确测量呢？

知识点二：实验方案

对于教材提供的三种实验方案，请同学们思考讨论并完成以下表格：

1、参考案例一：用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）

    实验记录及分析

【例1】如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做探究碰撞中不变量的实验：    

    (1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在与A和B的固定挡板间放一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。

    (2)按下电钮使电动卡销放开，同时起动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与挡板C和D碰撞同时，电子计时器自动停表，记下A至C运动时间t₁，B至D运动时间t₂。[来源:Z#xx#k.Com]

    (3)重复几次取t₁，t₂的平均值。

    请回答以下几个问题：    

    ①在调整气垫导轨时应注意               ；[来源:学科网]

    ②应测量的数据还有                 ；

    ③作用前A、B两滑块速度与质量乘积之和为                   ，作用后A、B两滑块速度与质量乘积之和为             。

 [点评]  

2、参考案例二：利用摆球碰撞实验

[思考]如何计算摆球碰撞前后的速度？需要测量哪些相关物理量？

【例2】在课本参考案例(二)中，下列说法正确的是(    )

    A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长

    B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度

    C．两小球必须都是钢性球，且质量相同

    D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动

3、参考案例三：利用小车碰撞实验

[先练后学] 根据教材P₃实验记录表格，试着做一下教材《问题与练习》第2题。

[来源:学§科§网Z§X§X§K]

【例3】为了研究碰撞，实验可以在气垫导轨上进行，这样就可以大大减小阻力，使滑块在碰撞前后的运动可以看成是匀速运动，使实验的可靠性及准确度得以提高．在某次实验中，A、B两铝制滑块在一水平长气垫导轨上相碰，用闪光照相每隔0．4s的时间拍摄一次照片，每次拍摄时闪光的延续时间很短，可以忽略。如图所示，已知A、B之间的质量关系是m_B=1．5m_A，拍摄共进行了4次，第一次是在两滑块相撞之前，以后的三次是在碰撞之后，A原来处于静止状态，设A、B滑块在拍摄闪光照片的这段时间内是在10cm至105cm这段范围内运动，(以滑块上的箭头位置为准)，试根据闪光照片求出：

    (1)A、B两滑块碰撞前后的速度各为多少?

(2)根据闪光照片分析说明两滑块碰撞前后两个物体各自的质量与自己的速度的乘积和是不是不变量?

附件1：律师事务所反盗版维权声明

附件2：独家资源交换签约学校名录（放大查看）

学校名录参见：http://www.zxxk.com/wxt/list.aspx?ClassID=3060