实验：探究碰撞中的不变量

第十六章 动量守恒定律

第一节 实验：探究碰撞中的不变量

◆学习目标

1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路．

2．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．

3．掌握实验数据处理的方法．

◆合作探究

一、实验的基本思路

1、一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后 ， 这种碰撞叫做一维碰撞。

2、追寻不变量：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的 和物体的

，设两个物体的质量分别为 ，碰撞前它们速度分别为 ，碰撞后的速度分别为 ；规定某一速度方向为正，碰撞前后速度的变化和物体的质量m 的关系，我们可以做如下猜测：

（1）221

12211v m v m v m v m '+'=+ （2）2

22211222211v m v m v m v m '+'=+ （3）2

2112211m v m v m v m v '+'=+ 分析：

①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”． ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量．

猜测结果：

二、实验条件的保证、实验数据的测量

1、实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动；

2、用 测量物体的质量；

3、测量物体的速度可以有哪些方法？

测速方案1——光电门测速

滑块上安装挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L ．气垫导轨上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t ，则滑块相当于在L 的位移上运动了时间t ，所以滑块匀速运动的速度v= 测速方案2——摆球测速

把两个小球用长为L 的线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时

它们相碰。可以测量小球被拉起的角度α，从而算出落下时的速度V= ；测

量被撞小球摆起的角度β，从而算出被撞后的速度V ’= 。

测速方案3——打点计时器测速

将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A 运动，小车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(如课本图，通过纸带测出它们碰撞前后的速度。

测速方案4-----平抛测速

设重垂线所指的位置为O,入射小球未发生碰撞时的落地点为P,发生碰撞时入射小球落地点的平均位置为M,被碰小球落地点的平均位置为N,以小球的落地时间为单位,可以用OM 、

OP 、ON 的长度表示相应的速度。 当堂训练：

1、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

2、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验:在小车A 的前端粘有橡皮泥,使小车A 做匀速运动,然后与原来静止的小车B 相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。他设计的具体装置如图所示,在小车后连接着纸带,电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图所示,并测得各计数点间距(标在图上)。A 为运动起点, 则应该选

择________段来计算小车A 碰前的速度,应选择________段来计算小车A 和小车B 碰后的共同速度。(以上空格均选填“AB ”“BC ”“CD ”或“DE ”) (2)已测得小车A 的质量m A =,小车B 的质量m B =,由以上测量结果可

得碰前=+B B A A v m v m kg ·m/s

碰后=+,

,B B A A v m v m kg ·m/s(保留三位有效数字) 3、（1）在利用平抛测速时，为了尽量准确找到碰撞中的不变量,以下要求正确的是（ ） A.入射小球的半径应该大于被碰小球的半径

B.入射小球的半径应该等于被碰小球的半径

C.入射小球每次应该从斜槽的同一位置由静止滑下

D.斜槽末端必须是水平的

（2）关于小球的落点,正确的是（ ）

A.如果小球每次从斜槽的同一位置由静止滑下,重复几次的落点一定是完全重合的

B.由于偶然因素存在,重复操作时小球的落点不会完全重合,但是落点应当比较密集

C.测定落点P 的位置时,如果几次落点的位置分别为P 1、P 2、…Pn,则落点的平均位置 12...n

op op op op n +++=

D.尽可能用最小的圆把各个落点圈住,这个圆的圆心位置就是小球落点的平均位置

(3)若已知入射小球与被碰小球的质量之比为12:8:3m m =，

OP=20cm,PN=16cm,则OM 的值大约等于多少,本实验才算达到实验目的?

4、有两个小球a 、b 在水平桌面上发生碰撞,在满足下列条件时能够发生一维碰撞的是

( ) A.小球a 静止,另一个小球b 经过a 球时刚好能擦到a 球的边缘

B.小球a 静止,另一个小球b 沿着a 、b 两球球心连线去碰a 球

C.相碰时,相互作用力的方向沿着球心连线

D.相碰时,相互作用力的方向与两球相碰之前的速度方向都在同一条直线上

16.1-实验：探究碰撞中的不变量-习题

16.1 实验:探究碰撞中的不变量习题 A组 1.在气垫导轨上进行实验时首先应该做的是() A.给气垫导轨通气 B.给光电计时器进行归零处理 C.把滑块放到导轨上 D.检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时 解析:为保护气垫导轨,同时为了保证滑块与导轨间的摩擦力为零,实验时应该先给它通气。选项A 正确。 答案:A 2.在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时,用到的测量工具有() A.停表、天平、刻度尺 B.弹簧测力计、停表、天平 C.天平、刻度尺、光电计时器 D.停表、刻度尺、光电计时器 解析:用天平测滑块质量,用刻度尺测挡光片的宽度。运动时间是指挡光片通过光电门的时间,由光电计时器计时,因此不需要停表。 答案:C 3.在做探究碰撞中的不变量实验时,实验条件是() A.斜槽轨道必须是光滑的 B.斜槽轨道末端的切线是水平的 C.入射球每一次都要从同一高度由静止滚下 D.碰撞的瞬间,入射球和被碰球的球心连线与轨道末端的切线平行 解析:探究碰撞中的不变量实验,要求入射小球每次到槽口时,具有相同的速度,所以应从槽上同一位置滚下,但斜槽不需要光滑,选项A错误,选项C正确;由于碰撞前、后要求小球均做平抛运动,且抛物线在同一平面,选项B、D正确。只有满足实验所必需的条件,所做实验才能达到预期目的。 答案:BCD 4.质量分别为m1和m2的两个物体碰撞前后的位移—时间图象如图所示,由图有以下说法:①碰撞前两物体质量与速度的乘积相同;②质量m1等于质量m2;③碰撞后两物体一起做匀速直线运动;④碰撞前两物体质量与速度的乘积大小相等、方向相反。其中正确的是() A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 解析:由题图可知,m1和m2碰前都做匀速直线运动,但运动方向相反,碰后两物体位置不变,即处于静止,所以碰后速度都为零,故①③错误,④正确;又由图线夹角均为θ,故碰前速度大小相等,m1等于m2,②也正确。 答案:C

人教版高中物理选修3-5第十六章第一节 实验：探究碰撞中的不变量

高中物理学习材料 金戈铁骑整理制作 第十六章第一节实验：探究碰撞中的不变量 基础题 1．【题文】在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，下列哪些因素可导致实验误差 A.导轨安放不水平 B.滑块上挡光板倾斜 C.两滑块质量不相等 D.两滑块碰后连在一起 【答案】AB 【解析】本题考查了利用气垫导轨探究碰撞过程中的不变量，意在考查考生的理解和记忆能力. 选项A中，导轨不水平将导致滑块速度受重力分力影响，从而产生实验误差；选项B中，挡板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移；实验中并不要求两滑块的质量相等；两滑块碰后连在一起只意味着碰撞过程能量损失最大，并不影响碰撞中的守恒量，答案为AB. 【题型】多选题 【备注】 【结束】 2．【题文】在探究碰撞中的不变量时，采用如图所示的实验装置，仪器按要求安装好后开始实验，第一次不放被碰小球，第二次把被碰小球直接静止放在斜槽末端的水平部分，在白纸上记录重锤位置和各小球落点的平均位置依次为O、A、B、C，则下列说法中正确的是

A.第一、二次入射小球的落点依次是A、B B.第一、二次入射小球的落点依次是C、B C.第二次入射小球和被碰小球将同时落地 D.第二次入射小球和被碰小球不会同时落地 【答案】D 【解析】本题考查了探究碰撞过程中的不变量，意在考查考生的理解分析能力. 最远的C点一定是被碰小球的落点，碰后入射小球的速度将减小，因此A、B均错误；由于被碰小球是放在斜槽末端的，因此被碰小球飞出后入射小球才可能从斜槽末端飞出，两小球不可能同时落地，C错，D对．所以答案是D. 【题型】单选题 【备注】 【结束】 3．【题文】在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可以探究mv2这个量(对应于动能)的变化情况. 若采用如图所示弓形弹片弹开滑块的方案，弹开后mv2的总量______(填“大于”、“小于”或“等于”)弹开前的总量，这是因为________________________________________. 【答案】大于弹片的弹性势能转变为滑块的动能，滑块的动能增加．【解析】本题考查了探究碰撞中的守恒量实验，关键是考查了学生的理解能力. 在“探究碰撞中的不变量”的实验中探究“mv2”这个量(对应于动能的2倍)的变化情况，方法就是通过测量滑块的速度的变化，判定能量的转化关系． 若采用弓形弹片弹开滑块的方案，开始时两个滑块都处于静止状态，弹开的过程弹片的弹性势能转化为滑块的动能，所以弹开后mv2的总量大于弹开前的总量． 【题型】填空题 【备注】 【结束】 4．【题文】用如图所示的装置可以完成“探究碰撞中的不变量”实验。若实验中选取的A、B两球半径相同，为了使A、B发生一维碰撞，应使两球悬线长度________，悬点Q1、Q2之间的距离等于________。

探究碰撞中的不变量教案.doc

16．1 实验：探究碰撞中的不变量 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2、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． 3、掌握实验数据处理的方法． （二）过程与方法 1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。 2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。 （三）情感、态度与价值观 1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。 2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。 3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。 4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。 ★教学重点 碰撞中的不变量的探究 ★教学难点 实验数据的处理． ★教学方法 教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 课件演示： （1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。 （2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生

变化． 师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样． 师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）． （二）进行新课 1．实验探究的基本思路 1．1 一维碰撞 师：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． 课件：碰撞演示 如图所示，A 、B 是悬挂起来的钢球，把小球A 拉起使其悬线与竖直线夹一角度a ，放 开后A 球运动到最低点与B 球发生碰撞，碰后B 球摆幅为β角．如两球的质量m A =m B ，碰后A 球静止，B 球摆角β=α，这说明A 、B 两球碰后交换了速度； 如果m A >m B ，碰后A 、B 两球一起向右摆动； 如果m A

实验：探究碰撞中动量的变化规律正式版

实验：探究碰撞中动量的变化规律 为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动．设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′，如果速度与我们规定的正方向一致取正值，相反取负值，根据实验求出两物体碰撞前动量p＝m1v1＋m2v2和碰撞后动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看一看p与p′有什么关系？ 实验设计 1．实验设计要考虑的问题 (1)如何保证碰撞前后两物体的速度在同一条直线上． (2)如何测定碰撞前、后两物体的速度． 2．实验案例：气垫导轨上的实验 实验器材有气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等． 气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光条、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样就大大减小了由摩擦产生的误差． 图1 图2

(1)质量的测量：用天平测量 (2)速度的测量：用光电计时器测量 设s为滑块上挡光条的宽度，t为光电计时器显示的滑块上挡光条经过光电门的时间，则v＝s t. (3)不同碰撞情景的实现：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． 实验步骤 1．调节气垫导轨，使其水平．是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止． 2．按说明书连接好光电计时器与光电门． 3．如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两个滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中． 图3 4．如图4所示，在滑片上安装好弹性碰撞架．两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿与各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度．测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中． 图4 5．如图5所示，在滑块上安装好撞针及橡皮泥，将装有橡皮泥的滑块停在两光电门之间，装有撞针的滑块从一侧经过光电门后两滑块碰撞一起运动经过另一光电门，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入相应表格中． 图5

2018年度新的课标创新的人教物理选修3-5第十六章第1节实验∶探究碰撞中地不变量

一、实验目的 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路。 2．探究一维碰撞中的不变量。 二、实验原理 1．合理猜想不变量 在一维碰撞中，与物体运动有关的物理量只有物体的质量和物体的速度，设两个物体的质量分别为m 1、m 2，碰撞前的速度分别为v 1、v 2，碰撞后的速度分别为v ′1、v ′2。如果速度方向与规定的正方向一致，则速度取正值，否则取负值。 依据猜想与假设，依次研究以下关系是否成立： (1)m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v ′1＋m 2v ′2。 (2)m 1v 21＋m 2v 22＝m 1v ′21＋m 2v ′22。 (3)v 1m 1＋v 2m 2＝v ′1m 1＋v ′2m 2 。 …… 2．实验方案设计 方案一 利用气垫导轨实现一维碰撞。 实验装置如图所示。 (1)质量的测量：用天平测量滑块的质量m 1、m 2。 (2)速度的测量：利用公式v ＝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。测出A 碰前速度v 1和碰后A 、B 速度v ′1、v ′2。 (3)利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。

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。 方案三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。 三、实验器材 方案一 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个(带挡光片)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、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 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。 四、实验步骤 无论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1．用天平测量两滑块的质量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．整理实验器材。 五、数据处理 1．实验中记录数据用的表格：

16.1《实验探究碰撞中地不变量》学案.docx

实用标准文案 高二物理16.1《实验：探究碰撞中的不变量》学案 设计者：高班级姓名：座号：交印日期： 【学习目标】 识记：明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 理解：根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。 应用：根据实验数据进行猜测、探究，发现规律的探究方法。 【重点难点】 重点：碰撞中的不变量的探究难点：实验数据的处理． 【自主检测】 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，都发生变化。两个物体的质量比例不同时，它们的也不一样。物理学中研究运动过程中的守恒量 具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）。 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。 问题： 1. 在物体碰撞过程中，哪些物理量会对碰撞后物体的运动状态有影响呢？ 2. 要探究物体在碰撞中存在的不变量，你需要测量什么物理量？用什么方法怎么测量？ 3.按照你的测量方法画出你的测量装置图： 4. 如图某同学设计的探究碰撞中的不变量的实验装置，通过改变两小车质量m1和 m2，以及它们碰撞前的速度，得到一些数据，根据下图 表中的数据填充表中的空缺：（规定m1 碰前速度方向为正，则跟它相反方向为 负） 【知识点拨】 一，测量物体的速度的方法 （1）光电门测速原理 如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板， 挡光板有一定的宽度，设为L，气垫导轨上黄色 框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构 成光电计时装置。 当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t ，则滑块相当于在L 的位移上运动了时间t ，所以滑块匀速运动的速度v=L/t 。 （ 2）摆球测速原理 把两个小球用线悬挂起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它

实验：探究碰撞过程中的不变量

1 2 3 4 5 0 10 20 30 40 50 cm 第一节 实验：探究碰撞中的不变量 导学案 一、学习目标 1、理解要探究的问题的含义和进行探究的基本思路。 2、能够比较各方案的优劣，能够控制实验过程和测量、处理实验数据。 3、能够由实验数据分析预想的结论是否成立。 二、重难点 重点：实验方案的理解与设计和实验的实施过程 难点：实验方案的设计；实验数据的采集与处理 三、预习学案 （一）教材助读 1、一维碰撞： 2、如图，2的质量不变时，增加1的质量，2摆动的最大角度 如果1的质量远远小于2的质量，1碰撞后的速度方向为 如果2被碰撞后能够摆动的最大角度为60°，绳长为1m ，2的质量为0.5Kg,则2被碰撞后的速度大小为 3、认真预读教材案例一，分别思考图16.1-3中三幅图是进行怎样的实验，分别说明碰撞前后两个物体速度之间的关系？ 4、案例三中两个小车碰撞后速度之间有何关系？怎样得到它们碰撞前后的速度？ （二）预习检测 1、在某次使用气垫导轨做实验的过程中，某同学用游标卡尺测的滑块上遮光板的长度如图d= ，遮光板经过光电门所用时间为t=5ms ，则物体经过光电门的速度V= 2、在做案例三的实验中某同学得到如图的一张纸带，经测得AB 、BC 间相邻点距离相等且分别为1cm 和2.2cm 则碰撞前速度为 碰撞后的速度为

四、探究学案 在某次使用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验时，测得1m =1kg ，2m =0.5kg ，遮光板长度如预习检测1中数值，第一次2m 静止，碰前1m 经过遮光板的时间为0.688ms ，碰撞后1m 和2m 分别经过遮光板的时间为1.150ms 和0.860ms ，用以上数据填写下表 若第二次2m 和1m 相向运动，碰撞前1m 和2m 经过遮光板的时间分别为0.860ms 和1.720ms ，碰撞后1m 和2m 分别经过遮光板的时间为3.440ms 和0.860ms ，用以上数据填写下表 碰前 碰后 质量 速度 碰前 碰后 质量 速度

实验：探究碰撞中的不变量

第十六章 动量守恒定律 第一节 实验：探究碰撞中的不变量 ◆学习目标 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2．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． 3．掌握实验数据处理的方法． ◆合作探究 一、实验的基本思路 1、一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后 ， 这种碰撞叫做一维碰撞。 2、追寻不变量：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的 和物体的 ，设两个物体的质量分别为 ，碰撞前它们速度分别为 ，碰撞后的速度分别为 ；规定某一速度方向为正，碰撞前后速度的变化和物体的质量m 的关系，我们可以做如下猜测： （1）221 12211v m v m v m v m '+'=+ （2）2 22211222211v m v m v m v m '+'=+ （3）2 2112211m v m v m v m v '+'=+ 分析： ①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”． ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量． 猜测结果： 二、实验条件的保证、实验数据的测量 1、实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动； 2、用 测量物体的质量； 3、测量物体的速度可以有哪些方法？ 测速方案1——光电门测速

滑块上安装挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L ．气垫导轨上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置。当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t ，则滑块相当于在L 的位移上运动了时间t ，所以滑块匀速运动的速度v= 测速方案2——摆球测速 把两个小球用长为L 的线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时 它们相碰。可以测量小球被拉起的角度α，从而算出落下时的速度V= ；测 量被撞小球摆起的角度β，从而算出被撞后的速度V ’= 。 测速方案3——打点计时器测速 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A 运动，小车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(如课本图，通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 测速方案4-----平抛测速 设重垂线所指的位置为O,入射小球未发生碰撞时的落地点为P,发生碰撞时入射小球落地点的平均位置为M,被碰小球落地点的平均位置为N,以小球的落地时间为单位,可以用OM 、 OP 、ON 的长度表示相应的速度。 当堂训练： 1、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 2、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验:在小车A 的前端粘有橡皮泥,使小车A 做匀速运动,然后与原来静止的小车B 相碰并粘合成一体,继续做匀速运动。他设计的具体装置如图所示,在小车后连接着纸带,电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz,长木板垫着小木片以平衡摩擦力。(1)若已得到打点纸带如图所示,并测得各计数点间距(标在图上)。A 为运动起点, 则应该选 择________段来计算小车A 碰前的速度,应选择________段来计算小车A 和小车B 碰后的共同速度。(以上空格均选填“AB ”“BC ”“CD ”或“DE ”) (2)已测得小车A 的质量m A =,小车B 的质量m B =,由以上测量结果可 得碰前=+B B A A v m v m kg ·m/s

探究碰撞中的不变量教案

16．1实验：探究碰撞中的不变量 主备人：审核人：主讲教师：授课班级： 【三维目标】 一. 知识与技能 1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2、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． 3、掌握实验数据处理的方法． 二. 过程与方法 1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。 2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。 三. 情感、态度与价值观 1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思 考的全面性、准确性与逻辑性。 2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生 灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。 3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。 4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学 科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。 【教学重点】 碰撞中的不变量的探究 【教学难点】 速度的测量方法、实验数据的处理． 【教学方法】 教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。 【教学用具】 投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块、打点计时器等 【课时安排】 2 课时 【自主学习】 指导学生完成《导学案》的“知识体系梳理” 【新知探究】 主题一. 守恒思想

情景：课件：演示： （1）台球由于两球碰撞而改变运动状态（不同号的台球运动状态不同）。 （2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他 粒子． 师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后， 速度都发生变化．例：两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接。 师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样． 师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验 探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）．问题： 问题 1. 阅读教材中的相关内容，回答下列问题 （1） 我们已经学习了哪些 有关守恒的规律？ 我们已经学习了质量守恒.电荷守恒.机械能守恒.能量守恒等有关守 恒的规律。 （2） 两个物体碰撞前后的速度都会发生变化，物体的质量不同时速度的变 化也不一样。那么，碰撞前后会不会有 什么物理量保持不变？ 师：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． 课件：碰撞演示 如图所示，A 、B 是悬挂起来的钢球，把小球A 拉起使其悬线与竖直线夹一角 度a ，放开后A 球运动到最低点与B 球发生碰撞， 碰后B 球摆幅为β角．如两球的质量m A =m B ，碰 后A 球静止，B 球摆角β=α，这说明A 、B 两球碰 后交换了速度； 如果m A >m B ，碰后A 、B 两球一起向右摆动；

探究碰撞中的不变量

一、选择题(每小题8分，共24分) 1．在光滑桌面上有两个小球，甲球的质量为2 kg，乙球的质量为1 kg，乙球静止，甲球以4 m/s的速度和乙球对心相碰，下列说法正确的是( ) A．碰撞后甲球的速度为0，乙球的速度为8 m/s，方向与甲球原来的速度方向相同 B．碰撞后甲球的速度变小，乙球开始运动 C．碰撞后两球的速度无法确定 D．以上结论都不正确 解析：根据实验探究的结果m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′可知，碰撞前甲球的速度为v1，乙球的速度为0，碰撞后两球的速度各是多大无法确定，利用牛顿第二定律知，甲球受到阻碍速度应该变小，乙球受到冲击开始运动，故选项B、C正确． 答案：BC 2．在气垫导轨上的两个滑块P、Q，质量分别为m1、m2，已知它们碰撞后的速度分别为v1′、v2′，碰撞前P的速度为v1，则碰撞前Q的速度为( ) A．0 B．v1′＋v2′－v1 解析：根据碰撞中的守恒量m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′可知，式中 只有v2不知，利用该式解得v2＝m1v1′－v1＋m2v2′ m2 ，所以选项D 正确． 答案：D 3．两个质量相同的小钢球，按如右图所示的样式悬挂，让其中

一个小球保持静止，把另一小球拉开一定的角度，然后自由释放(m表示两小球的质量，v1、v2表示两球碰撞前后的速度)，下列说法正确的是( ) A．碰撞后，两球相互交换速度，入射球静止，被碰球以入射球碰前的速度运动 B．碰撞后，运动小钢球反弹回来，静止小球以两倍于两球碰前瞬间运动小球的速度运动 C．碰撞前后两球有mv1＝mv2 D．碰撞前后两球有mv1≠mv2 解析：由于钢球的弹性非常好，两球碰撞时作用的时间非常短，故可以认为碰撞前后不损失机械能，因此，两球碰撞前后交换速度，A、C正确． 答案：AC 二、非选择题(共76分) 4．(8分)在气垫导轨上进行实验时，所用到的实验仪器除了光电门、滑块、挡光片外还有________． 解析：该实验主要的目的是测量出两个物体碰撞前后的速度，从原理上讲应该是滑块经过光电门的时间，仪器中应该有光电计时器答案：光电计时器 5．(12分)为了“探究碰撞中的不变量”，小明在光滑桌面上放有A、B两个小球．A球的质量为0.3 kg，以速度为8 m/s跟质量为0.1 kg、静止在桌面上的B球发生碰撞，并测得碰撞后B球的速度为9 m/s，A球的速度变为5 m/s，方向与原来相同．根据这些实验数据，小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想． (猜想1)碰撞后B球获得了速度，A球把速度传递给了B球．

第一节范文实验探究碰撞中的不变量

第一节 实验：探究碰撞中的不变量 ?学习目标 1. 明确探究碰撞中的不变量的基本思路. 2 .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. 3.掌握实验数据处理的方法. ?合作探究 、实验的基本思路 1、一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后 _____________________________ 这种碰撞叫做一维碰撞 2、追寻不变量：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的 ___________ 和物体的 _________ ，设两个物体的质量分别为 __________ ，碰撞前它们速度分别为 ___________ ，碰 撞后的速度分别为 _______________ ;规定某一速度方向为正，碰撞前后速度的变化和物体 的质量m 的关系，我们可以做如下猜测： (1) m 1v 1 m 2v 2 = m 1v 1 m 2v 2 (2) m 1v 1 m 2v| = m 1v 12 m 2v 22 V 1 V 2 _ V 1 V2 m 1 m 2 m 1 m 2 分析: ①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量 第十六章 动量守恒定律 (3)

②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量. 猜测结果： ________________________________________ 二、实验条件的保证、实验数据的测量 1、 实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿 同 一直线运动； 2、 用 ____________ 测量物体的质量； 3、 测量物体的速度可以有哪些方法？ 测速方案1――光电门测速 滑块上安装挡光板，挡光板有一定的宽度，设为 L .气垫导轨上安装有光控开关，并与 计时装置相连，构成光电计时装置。当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光 则停止计时，设记录的时间为t ，则滑块相当于在L 的位移上运动了时间t ，所以滑块匀速 运动的速度v= ________________________ 测速方案2――摆球测速 把两个小球用长为L 的线悬起来，一个小球静 止，拉起另一个 下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度 a ，从而算出落下时的 V= ____________ ；测量被撞小球摆起的角度B ，从而算出被撞后的 测速方案3――打点计时器测速 将打点计时器固定在光滑桌面的一端， 把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小 车A 运动，小车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（如课本图16.1-5），通过纸带测出它们碰撞前后的速度。 测速方案4-----平抛测速 设重垂线所指的位置为 0,入射小球未发生碰撞时的落地点为 P,发生碰撞时入射小球落 地点的平均位置为M,被碰小球落地点的平均位置为 N,以小球的落地时间为单位，可以用0M OR ON 的长度表示相应的速度 当堂训练: 小球，放 速 度 速 度

人教版高中物理选修3-5同步练习实验探究碰撞中的不变量

第十六章动量守恒定律 作业与测评·物理(选修3－5·R)教师用书 课时1实验：探究碰撞中的不变量 P1 一、选择题 1．在气垫导轨上进行“探究碰撞中的不变量”实验时首先应该做的是()

A．给气垫导轨通气 B．给光电计时器进行归零处理 C．把滑块放到导轨上 D．检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时 答案A 解析为保护气垫导轨，实验时应该先给它通气。故A正确。 2．在用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”实验时，不需要测量的物理量是() A．滑块的质量B．挡光的时间 C．挡光片的宽度D．光电门的高度 答案D 解析从实验原理出发进行分析，A、B、C三个选项都是必须要测量的物理量。故选D。 3．对于“探究碰撞中的不变量”实验最终的结论m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，下列说法正确的是() A．仅限于一维碰撞 B．任何情况下m1v21＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2也一定成立 C．式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小 D．式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积的矢量和 答案D 解析这个实验虽然是在一维情况下设计的实验，但结论具有普遍性，对各种碰撞均成立，A错误；系统的质量与速度乘积的矢量和在碰撞前后为不变量是实验的结论，B项中的结论不成立，而速度是矢量，应考虑方向。故B、C错误，D正确。 4．(多选)在利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验中，下列哪些因素可导致实验误差() A．导轨安放不水平B．滑块上挡光板倾斜 C．两滑块质量不相等D．两滑块碰后粘在一起 答案AB

解析导轨不水平将导致滑块速度受重力作用影响，从而产生实验误差，A 正确；挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移，使滑块的速度测量出现误差，进而导致实验误差，B正确；实验中并不要求两滑块的质量相等，C错误；两滑块碰后粘在一起只意味着碰撞过程机械能损失最大，并不影响碰撞中的守恒量，D错误。 5．(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，下列注意事项正确的是() A．A球到达最低点时，两球的球心连线可以不水平 B．A球到达最低点时，两球的球心连线要水平 C．由静止释放A球，以便较准确地计算小球碰撞前的速度 D．两球必须都是刚性球，且质量相同 答案BC 解析要保证碰撞是一维对心碰撞，必须保证碰撞时两球的球心在同一高度， A错误，B正确；由于计算碰撞前速度时用到了动能定理：mgh＝1 2m v 2－0，故要 求初速度为0，即A球应由静止释放，C正确；本实验中对小球是否有弹性及质量是否相等均无要求，D错误。 6．(多选)利用如图所示的实验装置探究碰撞中的不变量，以下所提供的测量工具中必需的是()

高中物理-实验：探究碰撞中的不变量课后训练

高中物理-实验：探究碰撞中的不变量课后训练 基础巩固 1．在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中,哪些因素可导致实验误差( ) A．导轨安放不水平B．小车上挡光板倾斜 C．两小车质量不相等D．两小车碰后连在一起 2．在光滑桌面上有两个小球,甲球的质量为2 kg,乙球的质量为1 kg,乙球静止,甲球以4 m/s的速度和乙球对心相碰,下列说法正确的是( ) A．碰撞后甲球的速度为0,乙球的速度为8 m/s,方向与甲球原来的速度方向相同 B．碰撞后甲球的速度变小,乙球开始运动 C．碰撞后两球的速度无法确定 D．以上结论都不正确 3．在“探究碰撞中的不变量”的实验中,也可以探索mv2这个量(对应于动能)的变化情况。 (1)若采用弓形弹片滑块的方案如图甲所示,弹开后的mv2的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)弹开前mv2的总量,这是因为____________________________。 (2)若采用图乙所示的方案,碰撞前mv2的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的总量,说明弹性碰撞中________守恒。 (3)若采用图丙所示的方案,碰撞前mv2的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv2的总量,说明非弹性碰撞中存在________损失。 4．“探究碰撞中的不变量”的实验中,入射小球m1＝15 g,原来静止的被碰小球m2＝10 g,由实验测得它们在碰撞前后的x–t图象如图所示,由图可知,入射小球碰撞前的m1v1是________,入射小球碰撞后的m1v1′是________,被碰小球碰撞后的m2v2′是________ 。由此得出结论________________________________________________________________。 能力提升 5．水平光滑桌面上有A、B两个小车,质量分别是0.6 kg和0.2 kg。A车的车尾拉着纸带,A车以某一速度与静止的B车碰撞,碰后两车连在一起共同向前运动。碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示。根据这些数据,请猜想：什么物理量在碰撞前后是相等的？

1实验探究碰撞中的不变量-习题

实验：探究碰撞中的不变量课后作业 1.两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前() A．两球的质量相等 B．两球的速度大小相同 C．两球的质量与速度的乘积之和的大小相等 D．以上都不能断定， 2.在《探究碰撞中的不变量》实验中，某同学采用如图所示的装置进行实 验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球， 由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球 被拉起的角度θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量________(写出物理量的名 称和符号)才能验证碰撞中的守恒量。用测量的物理量表示碰撞中的 守恒量应满足的关系是。 3．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1＝15g，原来静 止的被碰小球m2＝10g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如 图，可知入射小球碰撞后的m1v′1是________，入射小球碰撞前的 m1v1是______，被碰撞后的m2v′2是________。由此得出结论 ____________。 4．某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B 球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置C由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作 10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P， 为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球 的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如 图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，，米尺的零点与 O点对齐．(注意M A>M B) (1)碰撞后B球的水平射程应为_______cm (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答：(填选项号)．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C．测量A球或B球的直径 D．测量A球和B球的质量 E．测量G点相对于水平槽面的高度 5.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物 体间相互作用时的守恒量。 (1)该同学还必须有的器材是__________________； (2)需直接测量的数据是____________________； (3)若mv为所探究的守恒量，需要验算的表达式如何表示？

《实验：探究碰撞中的不变量》教案设计

实验：探究碰撞中的不变量教案 ★新课标要求 （一）知识与技能 1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2、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． 3、掌握实验数据处理的方法． （二）过程与方法 1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。 2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。 （三）情感、态度与价值观 1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。 2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。 3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。 4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。 ★教学重点 碰撞中的不变量的探究 ★教学难点 速度的测量方法、实验数据的处理． ★教学方法

教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块、打点计时器等 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 课件（投影片）演示： （1）台球由于两球碰撞而改变运动状态（不同号的台球 运动状态不同）。 （2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子． 师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化．例：两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接。 师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样． 师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验

实验探究碰撞中的不变量 习题

实验：探究碰撞中的不变量 1.两球相向运动，发生正碰，碰撞后两球均静止，于是可以断定，在碰撞以前( ) A．两球的质量相等 B．两球的速度大小相同 C．两球的质量与速度的乘积之和的大小相等 D．以上都不能断定， 2.在《探究碰撞中的不变量》实验中，某同学采用如图所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，让B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。实验过程中除了要测量A球被拉起的角度θ1，及它们碰后摆起的最大角度θ2之外，还需测量________(写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的守恒量。用测量的物理量表示碰撞中的守恒量应满足的关系是________。 3．“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m1＝15g，原来静止的被碰小球 m2＝10g，由实验测得它们在碰撞前后的x－t图象如图， 可知入射小球碰撞后的m1v′1是________，入射小球碰撞 前的m1v1是______，被碰撞后的m2v′2是________。由此 得出结论____________。 4．某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、 B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量，图中PQ 是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜

槽上某一固定位置C由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置C由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P，为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，，米尺的零点与O点对齐．(注意M A>M B) (1)碰撞后B球的水平射程应为_______ cm (2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答：(填选项号)． A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C．测量A球或B球的直径 D．测量A球和B球的质量 E．测量G点相对于水平槽面的高度 5.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的守恒量。 (1)该同学还必须有的器材是__________________； (2)需直接测量的数据是____________________；