高中物理 第十六章 动量守恒定律 1 实验：探究碰撞中的不变量名师导航学案 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

1实验：探究碰撞中的不变量名师导航知识梳理1.碰撞前后可能不变的量有：_____________、_____________、_____________.由实验验证的只有_____________确实正确.2.在探究过程中比较难以测量的量是_____________，对不同的验证方案，有不同的转化方法.3.实验中首要的问题是如何保证碰撞是_____________，即如何保证碰撞前后两物体始终_____________运动.疑难突破在用气垫导轨进行探究物体碰撞的实验中，如何确定物体的运动速度（v）？剖析：在气垫导轨上运动的物体的运动速度v，是通过光电计时装置记录其运动时间，再根据速度的计算公式v=ts而求得的.要确定物体的运动速度v，首先要确定物体运动的时间t，而时间t是运用挡光片通过光电门时挡光计时而测得的.常用挡光片有单挡光片和双挡光片两种，要达到测量速度的目的必须同时运用两个单挡光片或一个双挡光片，因为每次挡光只能记录一个时间，而求速度必须知道物体运动一段距离所用的时间.问题探究问题：在碰撞过程中：m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2是否成立？探究：①两个质量相同的小钢球相碰：把两个小钢球用线悬起来，使两球在同一高度，让一个小球静止，用另一个小球去碰，发现两球相碰前后相互交换速度，即m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2成立.②把一个小钢球和一个与其质量相同的橡胶球相碰：装置同①，发现m1v12+m2v22≠m1v1′2+m2v2′2.③把一个小钢球和一个质量较大的钢球相碰：装置同①，发现m1v12+m2v22≠m1v1′2+m2v2′2.探究结论：在碰撞过程中，m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2不一定成立.典题精讲【例题】在光滑桌面上有两个小球，甲球的质量为2kg，乙球的质量为1kg，乙球静止，甲球以4m/s的速度和乙球对心相碰.下列说法正确的是（）A.碰后甲球速度为0，乙球速度为8m/s，方向与甲球原来速度相同B.碰后甲球速度变小，乙球开始运动C.碰后两球速度无法确定D.以上结论都不正确思路解析：根据m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′可知，碰前甲球速度为v1，乙球速度为零，碰后它们两者的速度大小各是多少无法确定.但由牛顿第二定律知甲球的速度变小，乙球开始运动也是正确的，故B、C正确.答案：BC知识导学本节的主要内容是通过猜想的方法来探究两个物体碰撞前后的不变量，在学习本节内容时要对碰撞过程中可能出现的各种不同现象进行分析.同时还要考虑各种不同形式的碰撞，以保证得出的结论具有普遍性，而不是某一类碰撞的特性.在验证过程中，还要运用数据处理转化的思想对难以测量的量进行合理的转化.疑难导析两次挡光时间内物体运动距离的确定，如图16-1-1所示.1图16-1-1①图A所示的为双挡光片，挡光片两次挡光间运动的距离为d，因为当a边通过光电门时第一次计时，c边经过光电门时第二次挡光；两次挡光时间间隔物体运动的距离应为a、c两边之间的距离，通常是已知的.②图B所示的为单挡光片，通常两个配合使用，其原理与双挡光片相同.问题导思从能量守恒角度对m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2不一定成立进行分析：①物体的动能为Ek=221mv，当两个质量相同的钢球相碰时，由于钢球的弹性很好，两者的作用时间非常短，钢球损失的动能几乎可以忽略，从而导致了两球不断相互交换速度，使m1v12+m2v22=m1v1′2+m2v2′2成立.②当钢球和橡胶球相碰时，两者的作用时间比较长，从而一部分动能转化成了内能，故m1v12+m2v22≠m1v1′2+m2v2′2.典题导考绿色通道：解此类题的关键是抓住碰撞前后的不变量m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′进行分析，如果题设中只给出了碰前速度，而没有其他条件的话，碰后两球的速度根本无法确定.【典题变式】在气垫导轨上的两个滑块a、b质量分别为m1、m2，已知它们碰后的速度分别为v1′和v2′，a碰前的速度为v1，则b滑块碰前速度为（）A.0B.v1′+v2′-v1C.222211)'('mvvmvmD.122111')'(mvmvvm答案：D2