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课堂互动学案 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课堂互动三点剖析用实验探究碰撞中的不变量1.实验目的探究一维碰撞中的一些量，如：mv、mv2、v/m等，在碰撞前后哪一个量是守恒的.2.实验方案(1)获得一维碰撞的方案①利用气垫导轨实现两滑块发生一维碰撞.②利用等长悬线悬挂的等大的小球实现两球发生一维碰撞.③利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞.(2)数据采集方案①质量的测量：用天平测量②速度的测量：a.滑块速度的测量：txv，式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书给出，也可以直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间.b.摆球速度的测量：ghv2，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起)的高度，可以用刻度尺测量.c.小车速度的测量：txv，式中Δx为纸带上两计数点之间的距离，可用刻度尺测量，Δt为小车经过Δx的时间，可由打点计器的打点间隔算出.(3)数据处理方案可把测得的质量m、速度v填入下列表格，并进行计算.碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1′v2′mvm1v1+m2v2m1v1′+m2v2′mv2m1v12+m2v22m1v1′2+m2v2′2mv2211mvmv2211mvmv3.实验过程不论采用哪种实验方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考过程如下：(1)用天平测相关质量(2)安装实验装置(3)使物体发生碰撞(4)测量或读出相关物理量，按数据采集方案中速度的测量内容，计算有关速度，并填入表格中.1(5)进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中守恒的量.(6)整理实验器材，结束实验.4.实验结论在实验误差允许的范围内，碰撞系统的mv(的矢量和)是守恒的.各个击破【例题】某同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中的守恒量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体，继续做匀速运动.他设计的具体装置如图16-1-1(a)所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz.长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力.图16-1-1(1)若已测得打点纸带如图16-1-1(b)所示，并测得各计数点间距(已标在图上).A为运动的起点，则应选__________段来计算A碰前的速度，应选__________段来计算A和B碰后的共同速度.(以上两空选填“AB”“BC”“CD”“DE”)(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg.由以上测量结果可得：碰前mAv0=__________kg·m/s；碰后(mA+mB)v共__________=kg·m/s.解析：(1)从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算A的碰前速度.从CD段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选用DE段计算碰后A和B的共同速度.(2)小车A在碰撞前的速度：smsmfBCv/050.102.051050.101520小车A在碰撞前：mAv0=0.40kg×1.050m/s=0.420kg·m/s碰撞后A、B的共同速度：smsmfDEv/695.002.051095.6152共碰撞后：(mA+mB)v共=(0.20+0.40)kg×0.695m/s=0.417kg·m/s.答案：(1)BCDF(2)0.4200.417类题演练如图16-1-2所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：2图16-1-2(1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；(2)按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与挡板C和D碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2；(3)重复几次，取t1和t2的平均值.①在调整气垫导轨时应注意________________；②应测量的数据还有________________________________________；③只要关系式________________成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和.解析：应让滑块水平方向上不受外力，所以应使气垫导轨水平；探究碰撞中的守恒量时，需要计算物体的速度，由txv知，需要测量滑块到两挡板的距离；因为系统原来是静止的，因此，mv的矢量和应为零，所以两滑块应有(M+m)2211txMtx.答案：①使气垫导轨水平②滑块A的左端到挡板C的距离和滑块B的右端到挡板D的距离③2211)(txMtxmM3