高中物理 第十六章 动量守恒定律 第一节 实验：探究碰撞中的不变量预习导航学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

第一节实验：探究碰撞中的不变量预习导航1．实验目的（1）明确探究物体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）探究思路：①一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动，这种碰撞叫作一维碰撞。②追寻不变量：在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向一致，取正值，相反取负值，依次研究以下关系是否成立：a．m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；b．m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2；c.11Vm＋22Vm＝'11Vm＋'22Vm。探究以上各关系式是否成立，关键是准确测量和计算碰撞前与碰撞后的速度v1、v2、v1′、v2′。（2）实验方案设计：方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞。实验装置如图所示：①质量的测量：用天平测量质量。②速度的测量：利用公式v＝xt，式中Δx为滑块（挡光片）的宽度，Δt为计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门所对应的时间。③利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。④实验方法：a．用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹1开后落下，两个滑块随即向相反方向运动（图甲）。b．在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架（图乙），可以得到能量损失很小的碰撞。c．在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个滑块连成一体运动（图丙），这样可以得到能量损失很大的碰撞。方案二：利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞。实验装置如图所示：①质量的测量：用天平测量质量。②速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度。③不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量损失。方案三：利用小车在光滑长木板上碰撞另一辆静止的小车实现一维碰撞。实验装置如图所示：①质量的测量：用天平测量质量。②速度的测量：v＝xt，式中Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量；Δt为小车经过Δx所用的时间，可由打点间隔算出。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。③碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。碰撞时，撞针插入橡皮泥中，两小车连在一起运动。3．实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个（带挡光片）、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。方案二：带细线的小球（两套）、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