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1、第一节试验：探究碰撞中不变量第一节试验：探究碰撞中不变量第1页课前自主学案课前自主学案关键关键点突破关键关键点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练 第一节第一节第2页课前自主学案课前自主学案一、一、试验试验目目标标1明确探究碰撞中不明确探究碰撞中不变变量基本思量基本思绪绪2探究一探究一维维碰撞中不碰撞中不变变量量第3页第4页(3)各种碰撞情景各种碰撞情景实现实现：利用：利用弹弹簧片、簧片、细绳细绳、弹弹性碰撞架、胶布、撞性碰撞架、胶布、撞针针、橡皮泥、橡皮泥设计设计各种各种类类型碰型碰撞，利用滑撞，利用滑块块上加重物方法改上加重物方法改变变碰撞物体碰撞物体质质量量方案二：利用等
2、方案二：利用等长悬线悬长悬线悬挂等大小球挂等大小球实现实现一一维维碰碰撞撞(1)质质量量测测量：用天平量：用天平测测量量(2)速度速度测测量：能量：能够测够测量小球被拉起角度，从而量小球被拉起角度，从而算出碰撞前算出碰撞前对应对应小球速度，小球速度，测测量碰撞后小球量碰撞后小球摆摆起起角度，算出碰撞后角度，算出碰撞后对应对应小球速度小球速度第5页第6页2追追寻寻不不变变量量在一在一维维碰撞情况下，与物体运碰撞情况下，与物体运动动相关物理量只有物相关物理量只有物体体质质量和物体速度，量和物体速度，设设两个物体两个物体质质量分量分别为别为m1、m2，碰撞前速度分，碰撞前速度分别为别为v1、v2，碰
3、撞后速度分，碰撞后速度分别为别为v1、v2.假如速度与要求正方向一致，假如速度与要求正方向一致，则则速度取正速度取正值值，不然取，不然取负值负值依据猜依据猜测测与假与假设设，依次研究以下关系是否成立：，依次研究以下关系是否成立：第7页第8页三、三、试验试验器材器材方案一：气方案一：气垫导轨垫导轨、光、光电计时电计时器、天平、滑器、天平、滑块块(两个两个)、弹弹簧片、簧片、细绳细绳、弹弹性碰撞架、胶布、性碰撞架、胶布、撞撞针针、橡皮泥、橡皮泥方案二：方案二：带细线摆带细线摆球球(两套两套)、铁铁架台、天平、架台、天平、量角器、坐量角器、坐标纸标纸、胶布等、胶布等方案三：光滑方案三：光滑长长木板、
4、打点木板、打点计时计时器、器、纸带纸带、小、小车车(两个两个)、天平、撞、天平、撞针针、橡皮泥、橡皮泥第9页四、四、试验试验步步骤骤不不论论采取哪种方案，采取哪种方案，试验过试验过程均可按程均可按试验试验方方案合理安排，参考步案合理安排，参考步骤骤以下：以下：1用天平用天平测测相关相关质质量量2安装安装试验试验装置装置3使物体使物体发发生碰撞生碰撞4测测量或量或读读出相关物理量，出相关物理量，计计算相关速度算相关速度5改改变变碰撞条件，重复步碰撞条件，重复步骤骤3、4.6进进行数据行数据处处理，理，经过经过分析比分析比较较，找出碰撞，找出碰撞中守恒量中守恒量7整理器材，整理器材，结结束束试验试
5、验第10页关键关键点突破关键关键点突破一、一、试验试验数据数据处处理和理和试验结论试验结论1试验试验数据数据处处理理为为了探究碰撞中不了探究碰撞中不变变量，将量，将试验试验中中测测得物理量得物理量填入以下表格，然后探究不填入以下表格，然后探究不变变量量.第11页第12页从表中所列三个关系中，找出碰撞前和碰撞后守从表中所列三个关系中，找出碰撞前和碰撞后守恒量恒量.2.试验结论试验结论经过验证经过验证后可知，在后可知，在误误差允差允许许范范围围内，碰撞前后内，碰撞前后不不变变量是物体量是物体质质量与速度乘量与速度乘积积，即，即m1v1m2v2m1v1m2v2.第13页二、二、误误差分析差分析1碰撞
6、是否碰撞是否为为一一维维碰撞，是碰撞，是产产生生误误差一个原因，差一个原因，设计试验设计试验方案方案时应时应确保碰撞确保碰撞为为一一维维碰撞碰撞2碰撞中是否受其它力碰撞中是否受其它力(比如摩擦力比如摩擦力)影响是影响是产产生生误误差又一个原因，差又一个原因，试验试验中要合理控制中要合理控制试验试验条条件，防止去碰撞件，防止去碰撞时时相互作用力外其它力影响物相互作用力外其它力影响物体速度体速度第14页三、注意事三、注意事项项1确保两物体确保两物体发发生是一生是一维维碰撞，即两个物体碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直碰撞前沿同一直线线运运动动，碰撞后仍沿同一直，碰撞后仍沿同一直线线运运动动2若利用气若
7、利用气垫导轨进垫导轨进行行试验试验，调调整气整气垫导轨垫导轨时时注意利用水平注意利用水平仪仪确保确保导轨导轨水平水平3若利用若利用摆摆球球进进行行试验试验，两小球静放，两小球静放时时球心球心应应在同一水平在同一水平线线上，且上，且刚刚好接触，好接触，摆线竖摆线竖直，直，将小球拉起后，两条将小球拉起后，两条摆线应摆线应在同一在同一竖竖直面内直面内4碰撞有很多情形我碰撞有很多情形我们寻们寻找不找不变变量必量必须须在在各种碰撞情况下都不改各种碰撞情况下都不改变变，才符合要求，才符合要求第15页课堂互动讲练课堂互动讲练类类型一型一用气垫导轨探究不变量用气垫导轨探究不变量(盐城高二检测)某试验小组选取水
8、平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中不变量试验仪器如图1611所表示例例例例1 1图图1611第16页试验过试验过程：程：(1)调调整气整气垫导轨垫导轨水平，并使光水平，并使光电计时电计时器系器系统统正正常工作常工作(2)在滑在滑块块1上装上上装上挡挡光片并光片并测测出其出其长长度度L.(3)在滑在滑块块2碰撞端面粘上橡皮泥碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶或双面胶纸纸)(4)用天平用天平测测出滑出滑块块1和滑和滑块块2质质量量m1、m2.第17页(5)把滑把滑块块1和滑和滑块块2放在气放在气垫导轨垫导轨上，上，让让滑滑块块2处处于静止状于静止状态态(v20)，用滑，用滑块块1以初速度以初速度v
9、1与与之碰撞之碰撞(这时这时光光电计时电计时器系器系统统自自动计动计算算时间时间)，撞后二者粘在一起，分撞后二者粘在一起，分别记别记下滑下滑块块1挡挡光片碰光片碰前前经过经过光光电门电门遮光遮光时间时间t1和碰后和碰后经过经过光光电门电门遮遮光光时间时间t2.(6)先依据先依据vL/t计计算滑算滑块块1碰撞前速度碰撞前速度v1及碰及碰后二者共同速度后二者共同速度v；再；再计计算两滑算两滑块块碰撞前后碰撞前后质质量与速度乘量与速度乘积积，并比，并比较较大小大小试验试验数据：数据：m10.324 kgm20.181 kgL1.00103 m第18页次次数数滑滑块块1滑滑块块2碰前碰前质质量量速度速
10、度kgms1碰后碰后质质量量速度速度kgms1v1/ms1v/ms1v2/ms1v/ms1m1v1m2v2(m1m2)v10.290 0.18400.18420.426 0.26900.269v碰前、碰后质量速度大小并不完全相等，产生误差原因是：第19页【精精讲讲精析精析】次次数数滑滑块块1滑滑块块2碰前碰前质质量量速度速度kgms1碰后碰后质质量量速度速度kgms1v1/ms1v/ms1v2/ms1v/ms1m1v1m2v2(m1m2)v10.2900.18400.184 0.09400.09320.4260.26900.269 0.13800.136v测量时间、距离等存在误差，因为阻力、气
11、垫导轨水平等造成误差【答案答案】见见精精讲讲精析精析第20页某某同同学学设设计计了了一一个个用用打打点点计计时时器器做做“探探究究碰碰撞撞中中不不变变量量”试试验验：在在小小车车A前前端端粘粘有有橡橡皮皮泥泥，推推进进小小车车A使使之之做做匀匀速速运运动动，然然后后与与原原来来静静止止在在前前方方小小车车B相相碰碰并并粘粘合合成成一一体体，继继续续做做匀匀速速运运动动他他设设计计详详细细装装置置如如图图1612所所表表示示，在在小小车车A后后连连着着纸纸带带，电电磁磁打打点点计计时时器器电电源源频频率率为为50 Hz，长长木板下木板下垫垫着小木片用以平衡摩擦力着小木片用以平衡摩擦力类类型二型二
12、用斜面小车探究不变量用斜面小车探究不变量例例例例2 2第21页图图1612第22页(1)若已得到打点若已得到打点纸带纸带如如图图1613所表示，所表示，并并测测得各得各计计数点数点间间距距(已已标标在在图图上上)，则应选则应选_段来段来计计算算A碰前速度碰前速度应选应选_段来段来计计算算A和和B碰后共同速度碰后共同速度(填填“AB”、“BC”、“CD”或或“DE”)图图1613第23页(2)已已测测得小得小车车A质质量量m10.40 kg，小，小车车B质质量量m20.20 kg.由以上由以上测测量量结结果可得：果可得：碰前碰前mAv0_kgm/s；碰后碰后(mAmB)v共共_kgm/s.由此得
13、出由此得出结论结论_【思思绪绪点点拨拨】小小车车拖着拖着经过经过打点打点计时计时器器纸带纸带，纸带纸带上点迹上点迹统计统计了两个小了两个小车车碰撞前后情况，要碰撞前后情况，要依据依据实际实际碰撞情况来判断碰撞情况来判断纸带纸带上哪一段是碰前，上哪一段是碰前，哪一段是碰后哪一段是碰后第24页【精精讲讲精析精析】(1)从分析从分析纸带纸带上打点情况看，上打点情况看，BC段既表示小段既表示小车车做匀速运做匀速运动动，又表示小，又表示小车车有有较较大速度，所以大速度，所以BC段能段能较较准确地描述小准确地描述小车车A在碰在碰撞前运撞前运动动情况，情况，应选应选BC段段计计算算A碰前速度，从碰前速度，从
14、CD段打点情况看，小段打点情况看，小车车运运动动情况情况还还没没稳稳定，而定，而在在DE段内小段内小车车运运动稳动稳定，故定，故应选应选DE段段计计算碰后算碰后A和和B共同速度共同速度第25页第26页小小车车A、B碰撞后：碰撞后：(mAmB)v共共(0.200.40)0.695 kgm/s0.417 kgm/s.所所以以在在误误差差许许可可范范围围内内可可证证实实碰碰撞撞中中mv矢矢量量和是守恒量和是守恒量【答案答案】见见精精讲讲精析精析第27页某某同同学学用用如如图图1614甲甲所所表表示示装装置置经经过过半半径径相相同同A、B两两球球碰碰撞撞来来探探究究碰碰撞撞过过程程中中不不变变量量，图
15、图中中PQ是是斜斜槽槽，QR为为水水平平槽槽，试试验验时时先先使使A球球从从斜斜槽槽上上某某一一固固定定位位置置G由由静静止止开开始始滚滚下下，落落到到位位于于水水平平地地面面统统计计纸纸上上，留留下下痕痕迹迹重重复复上上述述操操作作10次次，得得到到10个个落落点点痕痕迹迹，再再把把B球球放放在在水水平平槽槽上上靠靠近近槽槽末末端端地地方方，让让A球球仍仍从从位位置置G由由静静止止开开始始滚滚下下，和和B球球碰碰撞撞后后，A、B球球分分别别在在统统计计纸纸上上留留下下各各自自落落点点痕痕迹迹，重重复复这这种种操操作作10次次类类型三型三用斜槽轨道探究不变量用斜槽轨道探究不变量例例例例3 3第
16、28页图图中中O点是水平槽末端点是水平槽末端R在在统计纸统计纸上垂直投影上垂直投影点，点，B球落点痕迹如球落点痕迹如图图乙所表示，其中米尺水乙所表示，其中米尺水平放置，且平行于平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺零所在平面，米尺零点与点与O点点对齐对齐图图1614第29页(1)碰撞后碰撞后B球水平射程球水平射程应应取取为为_ cm.(2)在以下在以下选项选项中，此次中，此次试验试验必必须进须进行行测测量是量是_A水平槽上未放水平槽上未放B球球时时，测测量量A球落点位置到球落点位置到O点距离点距离B测测量量A球与球与B球碰撞后，球碰撞后，A球落点位置到球落点位置到O点距离点距离C测测量量A球
17、与球与B球球质质量量D测测量量G点相点相对对于水平槽面高度于水平槽面高度第30页【思思绪绪点点拨拨】两球下落高度相同，由平抛运两球下落高度相同，由平抛运动规动规律知，其初速度可由水平位移求出，在律知，其初速度可由水平位移求出，在时时间间相同条件下，可相同条件下，可变变求求质质量与速度乘量与速度乘积为积为求求质质量与水平位移乘量与水平位移乘积积，从而来探究碰撞，从而来探究碰撞过过程中程中mv矢量和是否是不矢量和是否是不变变量，量，该该方案相比教材中方案相比教材中三种方案从三种方案从试验试验操作操作过过程来程来说说更方便更方便第31页【精精讲讲精精析析】(1)本本题题利利用用了了高高度度相相同同、小小球球运运动动时时间间相相同同，在在百百分分比比式式中中，能能够够用用位位移移代代替替速速度度，即即变变难难测测物物理理量量为为易易测测物物理理量量，围围绕绕10个个落落点点所所在在范范围围作作最最小小圆圆，其其圆圆心心即即为为平平均均落点，落点，sB64.8 cm.(2)还还应应测测出出未未放放B球球时时，A球球落落点点位位置置到到O点点距距离离，A和和B碰碰后后A球球落落点点位位置置到到O点点距距离离及及A、B两球两球质质量量【答案答案】(1)64.8(2)ABC第32页