高二物理人教版选修35实验：探究碰撞中的不变量.docx

实验：探究碰撞中的不变量重/难点重点：碰撞中的不变量的探究。难点：实验数据的处理。重/难点分析重点分析：学习并体会“科学探究”与“实验探究”这两种教学模式相结合的实践活动。通过实验情境从特殊到一般化探究让学生体验碰撞中不变量的猜想认知过程；让学生在实验探究引导和实践中收获“不变量的猜想”成果体验学习探究过程了解碰撞前后物块速度的获得方法发展对学科的兴趣与热情培养实验探究能力和交流协作能力。难点分析：学生对碰撞问题既熟悉又陌生要求学生直接猜想是困难的要设计符合学生认知水平的猜想情境和台阶环节是必要的。再进行针对性强的引导在猜想环节设置演示实验（有一定半定量性质的）在学生熟悉并操作简洁数据处理方法创新的实验情境中发挥教师的主导作用。突破策略1．实验探究的基本思路1.1一维碰撞我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动碰撞后仍沿同一直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。课件：碰撞演示如图所示A、B是悬挂起来的钢球把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞碰后B球摆幅为β角如两球的质量碰后A球静止B球摆角β=α这说明A、B两球碰后交换了速度；如果碰后A、B两球一起向右摆动；如果碰后A球反弹、B球向右摆动。以上现象可以说明什么问题？结论：以上现象说明A、B两球碰撞后速度发生了变化当A、B两球的质量关系发生变化时速度变化的情况也不同。1.2追寻不变量在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度。设两个物体的质量分别为、碰撞前它们速度分别为、碰撞后的速度分别为、规定某一速度方向为正碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系我们可以做如下猜测：（1）（2）（3）分析：①碰撞前后物体质量不变但质量并不描述物体的运动状态不是我们追寻的“不变量”。②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量才是我们追寻的不变量。2.实验条件的保证、实验数据的测量2.1实验必须保证碰撞是一维的即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动碰撞之后还沿同一直线运动;2.2用天平测量物体的质量；2.3测量两个物体在碰撞前后的速度。师：测量物体的速度可以有哪些方法？生：讨论。总结：速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识如利用匀速运动、平抛运动并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。课件：参考案例一：光电门测速原理如图所示图中滑块上红色部分为挡光板挡光板有一定的宽度设为L。气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关并与计时装置相连构成光电计时装置当挡光板穿入时将光挡住开始计时穿过后不再挡光则停止计时设记录的时间为t则滑块相当于在L的位移上运动了时间t所以滑块匀速运动的速度v=L/t课件：参考案例二：摆球测速原理实验装置如图所示。把两个小球用线悬起来一个小球静止拉起另一个小球放下时它们相碰。可以测量小球被拉起的角度从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度从而算出被撞后的速度。也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。课件：参考案例三：打点计时器测速原理将打点计时器固定在光滑桌面的一端把纸带穿过打点计时器连在小车的后面。让小车A运动小车B静止。在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把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。实验分析：两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况课件：参考案例四：平抛测速原理实验装置如图所示。把两块大小不同的木块用细线连接中间夹一被压缩了的轻弹簧将这一系统置于光滑的水平桌面上烧断细线观察物体的运动情况通过测量桌高和水平位移可以算出抛出时的初速度。3.实验方案一：3.1用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）实验记录及分析（a-1）碰撞前碰撞后质量速度=3=6实验记录及分析（a-2）碰撞前碰撞后质量速度=4.5=9实验记录及分析（a-3）碰撞前碰撞后质量速度v1=6v2=0=-2=4实验记录及分析（b）碰撞前碰撞后质量速度=2=-4实验记录及分析—（c）碰撞前碰撞后质量速度=6=6例1.某同学用图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找碰撞中的不变量图中PQ是斜槽QR为水平槽实验时先使A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹重复上述操作10次得到10个落点痕迹再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方让A球仍从位置C由静止开始滚下和B球碰撞后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹重复这种操作10次图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点为未放被碰小球B时A球的平均落点M为与B球碰后A球的平均落点N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图乙所示其中米尺水平放置且平行于米尺的零点与O点对齐。(注意)(1)碰撞后B球的水平射程应为cm。(2)在以下选项中哪些是本次实验必须进行的测量?答：(填选项号)