§16.1 实验：探究碰撞中的不变量一、教学目标（1）知识与技能：能够领会“探究碰撞中的不变量”实验的设计思路，并初步知道物体碰撞过程中动量守恒。
（2）过程与方法：能独立进行实验操作，会采集实验数据。
能够对实验数据进行分析，寻找物体碰撞前后的不变量。
（3）情感、态度与价值观：让学生经历自主探究、合作学习的情感体验。
二、重点难点本节教学内容的重点是实验方案的设计与筛选，难点是通过对实验数据的分析得出物体碰撞前后的不变量。
三、教学过程（一）课题的引入播放视频：台球的碰撞、两个小球的碰撞师：这是生活中常见的一种运动形式——碰撞。
发生碰撞的物体的运动状态发生了变化，我们可以通过什么物理量来描述物体的运动状态？生：……师：物体碰撞前后速度发生了变化，不同质量的物体碰撞前后速度的变化情况也是不同的。
那么，碰撞前后会不会有什么物理量保持不变？（提出问题，引导学生思考，猜测可能的情况）生：……师：以上几种情况，可能存在什么样的数学关系？生：……（'22'112211v m v m v m v m +=+；2'222'11222211v m v m v m v m +=+；'2'2'1'12211m v m v m v m v +=+；……） 师：事实是怎样的呢？我们可以通过物理实验来证实。
（二）实验方案的设计与选择师：我们应该采用什么实验方案进行探究呢？请同学们先设计一个合适的实验方案。
说明：（稍顷）让学生交流所设计的实验方案（学生在草稿纸上画，教师选择在巡回指导中注意到若干典型的设计方案在投影仪上打出）。
师：同学们提出了许多实验方案，我们应选用什么方案比较好呢？请同学们认真考虑一下，利用实验探究碰撞中的不变量时需要测量哪些物理量？生：测量质量与速度。
师：刚才视频播放中，我们看到台球与被碰台球并是在同一直线上运动，考虑到速度是矢量，这为研究碰撞前后不变量的探究增加了难度，我们从最简单的碰撞形式开始研究。
16.1 实验：探究碰撞中的不变量学习目标1．了解探究碰撞中的不变量的基本思路和实验方法；2．体验探究自然规律的过程；3．探究一维碰撞中的不变量。
知识点一、实验探究的基本思路1．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。
2．实验原理（1）一维碰撞：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。
（2）追寻不变量：在一维碰撞的前提下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v′1、v′2。
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质量是不变的，但质量并不能描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。
1 12 2 1 1 2 2④物体速度与其质量之比的和是否为不变量。
即是否有v1m1+v2m2=v1'm1m2知识点二、实验方案设计方案一：用气垫导轨结合光电门完成两个滑块的一维碰撞实验装置如下图。
11．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。
2．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 。
3．速度的测量：v ＝Δx，式中Δx 为滑块上挡光片的宽度，Δt 为光电计时器显示的挡光片经过光电门的Δt时间。
4．碰撞情景的实现：如图所示，利用滑块上装弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，，达到碰撞后弹开或粘在一起的效果。
利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。
方案二：利用等长悬绳挂等大的小球实现一维碰撞结合机械能守恒定律实验装置如图。
把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放开后它们相碰。
1．器材：带细线的摆球（两套）、铁架台、量角器、坐标纸、胶布。
2．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。
3．速度的测量 v ＝ 2gl （1－cos θ），式中 l 为单摆摆长，θ为小球被拉起或被撞小球摆起的角度。
16.1实验：探究碰撞中的不变量1.某兴趣小组设计了一个“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动．他设计的具体装置如图（a）所示，在小车A后连着纸带，电磁式打点计时器的电源频率为50 Hz，长木板下垫着薄木片以平衡摩擦力。
（1）若已测得打点纸带如图（b）所示，并测得各计数点间距（已标在图b上）。
A为运动的起点，则应选_____段来计算A碰前的速度，应选_____段来计算A和B碰后的共同速度（以上两空选填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”）。
（2）已测得小车A的质量m A=0.40 kg，小车B的质量m B=0.20 kg，则碰前两小车的总动量为_____kg•m/s，碰后两小车的总动量为____kg•m/s。
（3）第（2）问中两结果不完全相等的原因是_____________________．2.为了使验证动量守恒定律的实验成功，下列注意事项正确的是A．两球相碰时，它们的球心必须在同一个高度作对心碰撞B．小球释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小C．入射小球始终从同一高度释放，然后选取其中水平射程最远点，作为小球落地点的位置D．重复多次实验，用圆规画一个尽可能小的圆将对应同一位置的多个落点圈在里面，取圆心作为落点的平均值E．改变入射球的释放高度，并多次释放，测出各次的水平位移，求出其平均值后再代入守恒式进行验证3.在“验证动量守恒定律”的实验中，实验装置如图所示。
槽口末端在水平地面上的竖直投影为O 点，实验中可供选择的碰撞小球均为直径相同的硬质小球，碰撞时都可认为是弹性碰撞。
设入射小球的质量为m1，被碰小球的质量为m2。
（1）为了使入射小球在碰撞后不被反弹，则应使m 1____m 2。
（填“>”“=”或“<”）；（2）为了保证入射小球和被碰小球离开槽口后均做平抛运动，必须调整斜槽末端____；（3）在（1）（2）条件的前提下，让入射小球从同一高度沿斜槽滑下，实验中将被碰小球放入槽口末端前后的落点如图中A 、B 、C 所示，图中OA =x 1，OB =x 2，OC =x 3，为验证小球碰撞前后动量守恒，实验中____（填“需要”或“不需要”）测量槽口末端到水平地面的高度h 。
