《江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 第16章第1節(jié)《實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量》導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-5（通用）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 第16章第1節(jié)《實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量》導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-5（通用）（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 第16章第1節(jié)《實(shí)驗(yàn) 探究碰撞中的不變量》導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修3-5 【知識(shí)要點(diǎn)】 1．設(shè)計(jì)思想：新教科書(shū)關(guān)于動(dòng)量的教學(xué)，與過(guò)去相比變化很大。突出了兩點(diǎn)：體現(xiàn)學(xué)習(xí)中的探究精神；強(qiáng)調(diào)物理學(xué)中“不變量”的思想。編者的邏輯線索與特級(jí)教師黃國(guó)龍《新課程背景下物理探究教學(xué)模式理論》一脈相承?；趯W(xué)習(xí)并體會(huì)“科學(xué)探究”與“實(shí)驗(yàn)探究”這兩種教學(xué)模式相結(jié)合的實(shí)踐活動(dòng)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)情境從特殊到一般化探究，讓學(xué)生體驗(yàn)碰撞中不變量的猜想認(rèn)知過(guò)程；讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究引導(dǎo)和實(shí)踐中收獲“不變量的猜想”成果，體驗(yàn)學(xué)習(xí)探究過(guò)程，了解碰撞前后物塊速度的獲得方法，發(fā)展對(duì)學(xué)科的興趣與熱情，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究

2、能力和交流協(xié)作能力。 2．設(shè)計(jì)元素：嘗試改造實(shí)驗(yàn)案例二運(yùn)用于引導(dǎo)探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教材書(shū)中學(xué)生定量探究實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄方法。 【預(yù)習(xí)導(dǎo)航，要點(diǎn)指津】（約10分鐘） 一、實(shí)驗(yàn)原理 在一維碰撞中，測(cè)出物體的質(zhì)量和碰撞前后的速度，探究碰撞中的不變量。 二、實(shí)驗(yàn)器材 方案一：氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、滑塊(兩個(gè))、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥。 方案二：斜槽，大小相等、質(zhì)量不同的小鋼球兩個(gè)，重垂線一條，白紙，復(fù)寫(xiě)紙，天平一臺(tái)，刻度尺，圓規(guī)。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) 1．測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量。 2．安裝：正確安裝好氣墊

3、導(dǎo)軌。 3．實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和方向)。 4．探究一維碰撞中的不變量。 方案二：利用等大小球做平拋運(yùn)動(dòng)完成一維碰撞實(shí)驗(yàn) 1．先用天平測(cè)出小球質(zhì)量m1、m2。 2．按如圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端點(diǎn)切線水平，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置使兩小球碰時(shí)處于同一水平高度，且碰撞瞬間入射小球與被碰小球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平。 3．在地上鋪一張白紙，在白紙上鋪復(fù)寫(xiě)紙。 4．在白紙上記下重垂線所指的位置O。 5．先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高

4、度處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫(huà)盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射小球發(fā)生碰撞前的落地點(diǎn)P。 6．把被碰小球放在斜槽的末端，讓入射小球從同一高度滾下，使它發(fā)生正碰，重復(fù)10次，仿步驟5求出入射小球落地點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N。 7．過(guò)O和N在紙上作一直線。 8．由于小球運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，線段OM、OP、ON的長(zhǎng)度可以表示小球碰撞前后的速度值，進(jìn)而探究碰撞中的不變量。 9．整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處。 四、注意事項(xiàng) 1．前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”。 2．方案提醒：(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平。

5、(2)若利用斜槽小球碰撞應(yīng)注意： ①斜槽末端的切線必須水平； ②入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放； ③選質(zhì)量較大的小球作為入射小球； ④實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變。 3．探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變。 【自主探索，獨(dú)立思考】（約10分鐘） 【題例】 如圖，用“碰撞實(shí)驗(yàn)器”可以探究碰撞中的不變量。 ①實(shí)驗(yàn)中，直接測(cè)定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過(guò)僅測(cè)量______(填選項(xiàng)前的符號(hào))，間接地解決這個(gè)問(wèn)題。 A．小球開(kāi)始釋放高度h B．小球拋出點(diǎn)距地面的高度H C．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程 ②圖中O點(diǎn)是

6、小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影，實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測(cè)出平拋射程O(píng)P，然后，把被碰小球m2靜置于拋道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)。 接下來(lái)要完成的必要步驟是______。(填選項(xiàng)前的符號(hào)) A．用天平測(cè)量?jī)蓚€(gè)小球的質(zhì)量m1、m2 B．測(cè)量小球m1開(kāi)始釋放高度h C．測(cè)量拋出點(diǎn)距地面的高度H D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、N E．測(cè)量平拋射程O(píng)M、ON ③若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為_(kāi)_________________〔用②中測(cè)量的量表示〕；若碰撞是彈

7、性碰撞，那么還應(yīng)滿(mǎn)足的表達(dá)式為_(kāi)___________________〔用②中測(cè)量的量表示〕。 【小組合作探究，議疑解惑】（約10分鐘） 1．在“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，為了順利地完成實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量為m1，被碰球質(zhì)量為m2，二者關(guān)系應(yīng)是( ) A．m1>m2 B．m1=m2 C． m1

8、之和的大小相等 D．以上都不能斷定， 3．在“探究驗(yàn)證”的實(shí)驗(yàn)一中，若繩長(zhǎng)L，球1、2分別由偏角α和β靜止釋放，則在最低點(diǎn)碰撞前的速度大小分別為 、 。若碰撞后向同一方向運(yùn)動(dòng)最大偏角分別為α，和β，，則碰撞后兩球的瞬時(shí)速度大小分別為 、 。 4．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過(guò)程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車(chē)A的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車(chē)A使之做勻速運(yùn)動(dòng)．然后與原來(lái)靜止在前方的小車(chē)B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示．在小車(chē)A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，長(zhǎng)木板下墊著小

9、木片用以平衡摩擦力． (1)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示，并將測(cè)得的各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距離標(biāo)在圖上，A點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選 段來(lái)計(jì)算A和B碰后的共同速度(以上兩格填“AB’’或“BC"或“CD"或"DE”)． (2)已測(cè)得小車(chē)A的質(zhì)量m1=0．40kg，小車(chē)B的質(zhì)量m2=0．20kg，由以上測(cè)量結(jié)果可得：碰前mAv++mBv。= kg·m／s；碰后mAvA，+mBvB，= kg·m／s．并比較碰撞前后兩個(gè)小車(chē)質(zhì)量與速度的乘積之和是否相等． 【展示你的收獲】（約3分鐘） 【重、難、疑點(diǎn)評(píng)析】（約7分鐘）

10、 【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】（約7分鐘） 5．某同學(xué)用圖甲所示裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)尋找碰撞中的不變量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置C由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置C由靜止開(kāi)始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖中O是水平槽末端口在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，P，為未放被碰小球B時(shí)A球的平均落點(diǎn)，M為與B球碰后A球的平均落點(diǎn)，N為被碰球B的平均落點(diǎn)．若B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于

11、OP，，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊．(注意MA>MB) (1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)為 cm (2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量?答： (填選項(xiàng)號(hào))． A．水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 B．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離 C．測(cè)量A球或B球的直徑 D．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量E．測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度 6．水平光滑桌面上有A、B兩個(gè)小車(chē)，質(zhì)量分別是0．6k g和0．2kg．A車(chē)的車(chē)尾拉著紙帶，A車(chē)以某一速度與靜止的B車(chē)發(fā)生一維碰撞，碰后兩車(chē)連在一起共同向前運(yùn)動(dòng)．碰撞前后打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶如圖

12、所示．根據(jù)這些數(shù)據(jù)，請(qǐng)猜想：把兩小車(chē)加在一起計(jì)算，有一個(gè)什么物理量在碰撞前后是相等的? 7．A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間極短)。用閃光照相，閃光4次攝得的閃光照片如下圖所示。已知閃光的時(shí)間間隔為Δt，而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這4次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在0-80cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊A恰好通過(guò)x=55cm處，滑塊B恰好通過(guò)x=70cm處，問(wèn)： (1)碰撞發(fā)生在何處? (2)碰撞發(fā)生在第一次閃光后多長(zhǎng)時(shí)間? (3)設(shè)兩滑塊的質(zhì)量之比為mA：mB=2：3，試分析碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量與速度乘積之和是否相等?