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

第十六章动量守恒定律〔情景切入〕碰撞是自然界物体间发生作用的一种常见的方式。天体间的碰撞惊心动魄，微观粒子间的碰撞又悄无声息，竞技赛场上的碰撞更是扣人心弦，高速喷出的流体也能对物体施加作用，火箭之所以能进入太空就是高速气体持续作用的结果。那么，物体间碰撞时遵循什么规律呢？〔知识导航〕本章主要学习动量的概念，以及动量定理和动量守恒定律，这一章是牛顿力学的进一步延伸。本章从知识结构上可分为两个单元：第1节、第2节、第3节为第一单元，这部分内容侧重动量概念的引入，以及动量守恒定律的建立。第4节、第5节为第二单元，这部分内容主要是围绕动量守恒定律的应用展开的。本章的重点是动量守恒定律的探究、理解和应用，学会用动量观点解决碰撞、反冲等问题的思想和方法；难点是应用动量定理和动量守恒定律处理打击、碰撞、反冲等实际问题。〔学法指导〕1．在学习本章内容前，应注意复习运动学和动力学的有关知识，回顾利用牛顿运动定律和利用能量观点解决问题的重要思路和方法。学习中应注意探究过程，突出过程与方法的学习。2．要结合实例理解动量、冲量、动量变化量的概念，通过做适量练习题巩固概念的内涵、感知概念的外延，这样才能真正掌握这些概念。3．冲量、动量是矢量，动量定理和动量守恒定律表达式也是矢量式，它们的运算遵从平行四边形定则，在高中阶段我们一般研究在同一直线上的相互作用，这样的矢量运算是同一直线上的矢量运算，只要在运算前先规定一个正方向，就可以把矢量运算转化为代数运算。第一节实验：探究碰撞中的不变量学习目标※了解探究碰撞中的不变量的基本思路和实验方法※体验探究自然规律的过程※探究一维碰撞中的不变量知识导图知识点1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．探寻守恒量在一维碰撞的前提下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v′1、v′2。(1)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)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＋＝__＋__?知识点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下图所示。1．速度的测量v＝，式中Δx为滑块上挡光片的__宽度__，Δt为光电计时器显示的挡光片经过__光电门__的时间。2．各种碰撞情景滑块上装弹性片、贴胶片或橡皮泥等，达到碰撞后弹开或粘在一起的效果。方案二：利用等长悬绳挂等大的小球实现一维碰撞实验装置如下图所示。把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放开后它们相碰。1．速度的测量v＝，式中l为__单摆摆长__，θ为小球被拉起或被撞小球摆起的角度。2．各种碰撞情景可采用在小球上贴胶片的方式来改变碰撞中的能量损失。方案三：利用小车在光滑桌面碰撞另一个静止的小车实现一维碰撞实验装置如下图所示。1．速度的测量v＝，式中s为__小车匀速__运动时纸带上各点之间的距离，t为通过s所用的时间。2．碰撞情景静止的小车上装上橡皮泥，运动的小车上装上撞针，让它们碰撞后粘在一起。一、实验过程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、胶片、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、胶片等。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。3．数据处理(1)将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中碰撞前碰撞后质量m1m2m1m2速度v1v2v1′v2′mvm1v1＋m2v2m1v1′＋m2v2′mv2m1v＋m2vm1v1′2＋m2v2′2＋＋从上表中的三个关系中，找...