1实验：探究碰撞中的不变量一、实验的基本思路1．碰撞中的特殊情况——一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞．在这种碰撞中，与物体运动有关的物理量有物体的质量和速度．2．追寻不变量一维碰撞前后不变的物理量可能有以下几种情况：(1)碰撞前后的不变量可能是速度和质量的乘积：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；(2)可能是质量与速度平方的乘积：m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2；(3)也许是物体的速度与自己质量的比值：＋＝＋.其中质量的测量用天平，速度的测量在不同实验方案中有不同的方法．教材中所提出的三个实验方案中，速度的测量方法有什么不同？提示：方案一：利用速度公式v＝；方案二：利用机械能守恒mgl(1－cosθ)＝mv2；方案三：利用纸带上的点迹，用平均速度求．注意应选匀速运动部分，即纸带上点迹分布均匀的部分求速度．二、实验器材与步骤1．实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．方案二：带细线的摆球(两个)、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、橡皮泥等．2．实验步骤不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：(1)用天平测量相关的质量；(2)安装实验装置；(3)使物体发生碰撞；(4)测量或读出有关数据，计算出物体的速度；(5)改变碰撞条件，重复上述(3)(4)步；(6)进行数据处理，通过分析对比，找出碰撞中的不变量；(7)整理实验器材．在实验中应注意哪些问题？提示：(1)保证两个物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前后在一条直线上．(2)若用气垫导轨进行实验，调整轨道水平，可用水平尺测量．(3)若利用摆球做实验，两个小球静止时应在同一水平线上，且刚刚接触，摆线竖直，将小球拉起后，两摆线应在同一竖直平面内．考点一实验的基本思路1．一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动．这种碰撞叫做一维碰撞．2．追寻不变量该实验的目的是探究碰撞过程中的不变量，由于质量不是描述运动状态的量，因此我们需要在包括物体质量和速度在内的整体关系中探究哪些是不变的，所以实验中一方面需要控制碰撞必须是一维碰撞，另一方面还要测量物体的质量和速度，并通过计算探究不变量存在的可能性．(1)mv：物体质量与各自速度的乘积之和是否为不变量？即是否有m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′？(2)mv2：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量？即是否有m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2?(3)：物体速度与其质量之比的和是否为不变量？即是否有＋＝＋？【例1】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0.3kg，以8m/s的速度跟质量为0.1kg、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9m/s，A球的速度变为5m/s，方向与碰撞前的速度方向相同．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．猜想2：碰撞后B球获得了动能，A球把减少的动能全部传递给了B球．你认为以上的猜想成立吗？若不成立，请你根据实验数据，通过计算说明，有一个什么物理量，在这次碰撞中，B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等．1．A球速度的减少量等于B球速度的增加量吗？2．A球动能的减少量等于B球动能的增加量吗？3．A球和B球各自的质量与速度的乘积在碰撞前后的变化量是否相等？【解析】对于B球：碰撞前后，小球速度和质量的乘积的增加量为0.1kg×9m/s＝0.9kg·m/s.对于A球：碰撞前后，小球速度和质量的乘积的减少量为0.3kg×8m/s－0.3kg×5m/s＝0.9kg·m/s，从计算结果可得二者相等．所以，猜想1、2均不成立．质量和速度的乘积这个物理量，在这次碰撞中，A球的减少量等于B球的增加量．总结提能(1)碰撞前后物体的质量是不变的，但质量不能描述物体的运动状态，不是我们要追寻的不变量；(2)必须是在各种碰撞的情况中都不变的量，才是我们所追寻的不变量．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...
