江西省宜春市宜春中学高中物理 第16章第1节《实验 探究碰撞中的不变量》导学案 新人教版选修3-5（通用）

江西省宜春市宜春中学高中物理 第16章第1节实验 探究碰撞中的不变量导学案 新人教版选修3-5 【知识要点】1设计思想：新教科书关于动量的教学，与过去相比变化很大。突出了两点：体现学习中的探究精神；强调物理学中“不变量”的思想。编者的逻辑线索与特级教师黄国龙新课程背景下物理探究教学模式理论一脉相承。基于学习并体会“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。2设计元素：尝试改造实验案例二运用于引导探究式实验教学，改进了实验教材书中学生定量探究实验的数据记录方法。【预习导航，要点指津】（约10分钟）一、实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量和碰撞前后的速度，探究碰撞中的不变量。二、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。方案二：斜槽，大小相等、质量不同的小钢球两个，重垂线一条，白纸，复写纸，天平一台，刻度尺，圆规。三、实验步骤方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验1测质量：用天平测出滑块质量。2安装：正确安装好气垫导轨。3实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量；改变滑块的初速度大小和方向)。4探究一维碰撞中的不变量。方案二：利用等大小球做平抛运动完成一维碰撞实验1先用天平测出小球质量m1、m2。2按如图所示安装好实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端点切线水平，调节实验装置使两小球碰时处于同一水平高度，且碰撞瞬间入射小球与被碰小球的球心连线与轨道末端的切线平行，以确保正碰后的速度方向水平。3在地上铺一张白纸，在白纸上铺复写纸。4在白纸上记下重垂线所指的位置O。5先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上同一高度处滚下，重复10次，用圆规画尽可能小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生碰撞前的落地点P。6把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度滚下，使它发生正碰，重复10次，仿步骤5求出入射小球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N。7过O和N在纸上作一直线。8由于小球运动时间相等，线段OM、OP、ON的长度可以表示小球碰撞前后的速度值，进而探究碰撞中的不变量。9整理实验器材放回原处。四、注意事项1前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。2方案提醒：(1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平。(2)若利用斜槽小球碰撞应注意：斜槽末端的切线必须水平；入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放；选质量较大的小球作为入射小球；实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。3探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变。【自主探索，独立思考】（约10分钟）【题例】 如图，用“碰撞实验器”可以探究碰撞中的不变量。实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题。A小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP，然后，把被碰小球m2静置于抛道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是_。(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量m1、m2B测量小球m1开始释放高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ON若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_用中测量的量表示；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_用中测量的量表示。【小组合作探究，议疑解惑】（约10分钟）1在“探究碰撞中的不变量”的实验中，为了顺利地完成实验，入射球质量为m1，被碰球质量为m2，二者关系应是( )Am1m2 Bm1=m2 C m1MB) (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)A水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离BA球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离C测量A球或B球的直径 D测量A球和B球的质量E测量G点相对于水平槽面的高度6水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是06k g和02kgA车的车尾拉着纸带，A车以某一速度与静止的B车发生一维碰撞，碰后两车连在一起共同向前运动碰撞前后打点计时器打下的纸带如图所示根据这些数据，请猜想：把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的?7A、B两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短)。用闪光照相，闪光4次摄得的闪光照片如下图所示。已知闪光的时间间隔为t，而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0-80cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55cm处，滑块B恰好通过x=70cm处，问：(1)碰撞发生在何处?(2)碰撞发生在第一次闪光后多长时间?(3)设两滑块的质量之比为mA：mB=2：3，试分析碰撞前后两滑块的质量与速度乘积之和是否相等?