最新人教版高中物理选修3-5第十六章实验探究碰撞中的不变量1

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

DI SHI LIU ZHANG | 第十六章 动量守恒定律

课时1 实验：探究碰撞中的不变量

对应学生用书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。

一、单选题

二、实验题人教版高二选修3-5第十六章 第1节 实验 探究碰撞中的不变量 课时练习

1. 关于“探究碰撞中的不变量”实验，下列说法不正确的是（ ）

A．实验要求碰撞一般为一维碰撞

B．实验中的不变量是系统中物体各自的质量与速度的乘积之和

C．只需找到一种情境的不变量即可，结论对其他情境也同样适用

D．进行有限次实验找到的不变量，具有偶然性，结论还需要实践检验

2. 在用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，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

3. 在“探究碰撞中的不变量”实验中常会用到气垫导轨，导轨与滑块之间形成空气垫，使滑块在导轨上运动时几乎没有摩擦．现在有滑块A、B和带竖直挡板C、D的气垫导轨，用它们探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计）．采用的实验步骤如下：

a．用天平分别测出滑块A、B的质量、；

b．调整气垫导轨使之水平；

c．在A、B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；

d．用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离；

e．按下电钮放开卡销，同时开始计时，当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时结束计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间和．（1）实验中还应测量的物理量及其符号是____________．

（2）若取A滑块的运动方向为正方向，则放开卡销前，A、B两滑块质量与速度乘积之和为________；A、B两滑块与弹簧分离后，质量与速度

乘积之和为________．若这两个和相等，则表示探究到了“碰撞中的不变量”．

（3）实际实验中，弹簧作用前后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，可能产生误差的原因有_______．

A．气垫导轨不完全水平

B．滑块A、B的质量不完全相等

C．滑块与导轨间的摩擦力不真正为零

D．质量、距离、时间等数据的测量有误差

4. 现利用图甲中所示的装置探究碰撞中的不变量。在图甲中，小车A的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，启动打点计时器，给小车A一初速度，之后A与原来静止在前方的小车B相碰并粘在一起运动。实验测得小车A（含橡皮泥）的质量，小车B的质量，打点计时器所用交流电的频率，碰撞前后打出的纸带如图乙所示（单位：cm）

人教版高中物理选修3—5知识点总结

第十六章 动量守恒定律动

16.1实验探究碰撞中的不变量

碰撞的特点:1、相互作用时间极短。

2.相互作用力极大，即内力远大于外力。

3、速度都发生变化。

一、实验的基本思路

1、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。

2、猜想与假设：一个物体的质量与它的速度的乘积是不是不变量?

3、碰撞可能有很多情形。例如两个物体可能碰后分开，也可能粘在一起不再分开。

二、需要考虑的问题

①如何保证碰撞是一维的？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。在固定的轨道上做实验——气垫导轨。

②怎样测量物体的质？用天平测量。

③怎样测量两个物体在磁撞前后的速度?

速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。

④数据处理：列表。

参考案例一气垫导轨和光电门研究碰撞。

参考案例二利用单摆研究碰撞

参考案例三利用打点计时器研究碰撞

参考案例四利用平抛运动研究碰撞

研究能量损失较小的碰撞时，可以选用参考案例二;研究碰撞后两个物体结合在一起的情况时，可以选用参考案例三。参考案例四测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。

16.2动量定理

一、动量

1、定义：把物体的质量 m和速度ʋ的乘积叫做物体的动量p，用公式表示为p = mʋ

2、单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号是 kg•m/s

3、动量是矢量：方向由速度方向决定，动量的方向与该时刻速度的方向相同。

4、注意：物体的动量，总是指物体在某一时刻的动量，即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度。

5、动量的变∆p

①某段运动过程（或时间间隔）末状态的动量p' ，跟初状态的动量p的矢量差，称为动量的变化（或动量的增量），即p = p' - p。

第1课 实验：探究碰撞中的不变量

备课堂

教学目标：

（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

知道实验探究过程。

（三）情感态度与价值观

渗透物理学方法的教育， 体会科学探究的要素。

重点：探究碰撞中的不变量的基本思路

难点：碰撞前后的速度的测量方法

教学方法：

多媒体展示、实验演示、推理计算

教学用具：细线2条、小钢球若干、打点计时器、电源、导线若干、小车2个、橡皮泥、撞针

讲法速递

（一）引入新课：

碰撞是常见的现象，以宏观、微观现象为例，从生产、生活中的现象（包括实验现象）中提出研究的问题----碰撞前后是否有什么物理量保持不变？引导学生从现象出发去发现隐藏在现象背后的自然规律。

板书：第1节 实验：探究碰撞中的不变量 （二）进行新课：

演示:

A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。使B球静止，拉起A球，放开后A与B碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。

换为质量相差较多的两个小球，重做以上实验

通过演示实验的结果看出，两物体碰后质量虽然没有改变，但运动状态改变的程度与物体质量的大小有关。让学生通过观察现象猜想碰撞前后可能的“不变量”

描述思路：

两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？

m1 v1 + m2v2 = m1 v1’ + m2 v2’ ？

或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？

m1 v12 + m2v22 = m1 v1’2 + m2 v2’2 ？

也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？

22112211mvmvmvmv ？

…… 指明了探究的方向和实验的目的