第 1 页 共 2 页 第一节 实验：探究碰撞中的不变量
实验一：利用如图所示的实验装置探究碰撞中的不变量
1．实验器材：两个小球、天平、刻度尺、量角器
2．实验原理：021)cos1(20mvmgL )cos-2gL(1 0v
3．实验步骤
①测量小球质量1m、2m
②测量悬点到球心的距离L
③将1m拉起一个角度，记下此时的位置，并量出的大小
④松开手，记下1m、2m摆到最高点时的位置，并量出角的大小
⑤计算出0v、1v、2v，比较碰撞前后两个小球的动量之和
⑥重复实验多次
4．数据处理
注：若取水平向右的方向为坐标轴的方向，碰撞后1m不返回时，221101vmvmvm；碰撞后1m返回时，
112201vmvmvm（因为动量是矢量，有方向）
5．实验注意事项
①两小球在最低点时球心应在同一水平线上，且两小球刚好接触，摆线竖直；将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内
②木板竖直放置且与小球摆动的平面水平
③为使两个小球正碰，从左向右看小球应按图所示悬挂
实验二：利用如图所示装置探究碰撞中的不变量
1．实验器材：重垂线一条、大小相同质量不同的小球两个（事先测出小球直径）、斜槽、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规、硬板
2．实验原理
221101vmvmvm 221gth vtS hgSv2
hgSmhgSmhgSm222221101221101SmSmSm
所以测量水平射程即可
3．实验步骤
①在地上放上白纸，在白纸上放上复写纸；将斜槽固定并使末端点切线水平
②测量小球质量1m、2m，质量大的小球为1m，质量小的小球为2m，1m作为入射小球，2m作为被碰小球
③a.不放2m，将1m从斜槽的某一高度由静止释放 b.放2m，将1m从斜槽的第 2 页 共 2 页 同一高度由静止释放。多次进行a. 、b.之后，确定平均落点位置0S 、1S 、2S（0S为a.中1m所得，1S为b.中1m所得，2S为b.中2m所得）
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
实验：探究碰撞中的不变量教学设计
同学们！今天咱们要来捣鼓一个超有趣的实验——探究碰撞中的不变量。这就像是一场微观世界里的“碰碰车大赛”，只不过咱们不是为了好玩，而是要找出在碰撞过程中那些不变的东西，那可是很牛的发现哦！
首先呢，咱们得准备些家伙事儿。想象一下，你就像个小小的科学家，在自己的实验室里（其实可能就是咱们教室的一角啦）。我们需要几个质量不同的小球，最好是那种光滑的，就像溜冰场里的小冰球一样滑溜溜的。然后呢，还得有个轨道，这个轨道啊，就像是小球们的高速公路，得保证它们能在上面顺畅地跑起来。
那这个实验怎么玩呢？咱先把一个小球放在轨道的一端，给它一点初速度，就像推一把小推车一样，让它朝着另一个静止在轨道上的小球撞过去。这时候啊，就会发生碰撞。那在碰撞前后，到底有什么东西是不变的呢？这就是咱们要探究的。
我给你们讲个我自己曾经的糗事啊。我第一次做这个实验的时候，那叫一个手忙脚乱。我把小球放上去，结果用力过猛，小球一下子飞出去了，差点砸到旁边的花瓶，吓得我心脏都快跳出来了。就像一只受惊的小兔子，我当时就想，这实验可真不好做啊。不过呢，这也让我知道了，做实验得小心谨慎，就像走钢丝一样，一步一步来。
那我们怎么去寻找这个不变量呢？我们可以测量小球碰撞前后的速度。这速度可不好测，就像要抓住风的尾巴一样难。但是呢，我们可以利用一些小技巧，比如说用光电门之类的仪器。这光电门啊，就像一个超级敏感的小眼睛，小球一经过，它就能准确地记录下时间，然后我们根据轨道的长度就能算出速度了。
也许有同学会问，为啥要找这个不变量呢？这可就像寻宝一样。如果我们找到了这个不变量，就像是找到了打开物理世界新大门的钥匙。它能帮助我们更好地理解物体之间的相互作用，就像知道了两个人打架的时候，哪些东西是不会变的，这样我们就能预测很多事情啦。 现在咱们开始动手做实验吧。大家分组来操作，看看每个小组能不能找到这个神秘的不变量。要是找到了，那你们可就像发现了新大陆的哥伦布一样厉害哦！在做的过程中，如果遇到问题，别慌，就像过河的小马一样，试试就知道深浅了。说不定你会发现一些新的东西，那可就太棒了！
公众号：惟微小筑
第1节实验：探究碰撞中的不变量
一、实验目的
1．明确探究物体碰撞中的不变量的根本思路 .
2．探究一维碰撞中的不变量 .
二、实验原理
在一维碰撞中 ,测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v′ ,找出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′ ,看碰撞前后动量是否守恒 .
[实验方案一] 利用气垫导轨完成一维碰撞实验
[实验器材] 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等 .
图16-1-1
[实验步骤]
1．测质量：用天平测出滑块质量 .
2．安装：正确安装好气垫导轨 .
3．实验：接通电源 ,利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量 .②改变滑块的初速度大小和方向) .
4．验证：一维碰撞中的动量守恒 .
[数据处理]
1．滑块速度的测量：v＝ΔxΔt ,式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出 ,也可直接测量) ,Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间 .
2．验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
[实验方案二] 利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 公众号：惟微小筑
[实验器材] 带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等 .
[实验步骤]
1．测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2 .
2．安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来 .
3．实验：一个小球静止 ,拉起另一个小球 ,放下时它们相碰 .
图16-1-2
4．测速度：可以测量小球被拉起的角度 ,从而算出碰撞前对应小球的速度 ,测量碰撞后小球摆起的角度 ,算出碰撞后对应小球的速度 .
5．改变条件：改变碰撞条件 ,重复实验 .
6．验证：一维碰撞中的动量守恒 .
[数据处理]
1．摆球速度的测量：v＝2gh ,式中h为小球释放时(或碰撞后摆起的)高度 ,h可用刻度尺测量(也可由量角器和摆长计算出) .
