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1、16.1 實驗：探究碰撞中的不變量
一、教學目標
【知識與技能】
1、會結(jié)合已掌握的知識探究碰撞中的不變量
2、掌握兩個物體碰撞前后的速度的測量方法
3、掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法
【過程和方法】
用實驗的方法探究碰撞中的不變量
【情感、態(tài)度與價值觀】
1、樹立理論來源于實踐、應用于實踐的世界觀
2、形成重視實驗探究物理規(guī)律的良好習慣
3、培養(yǎng)學生的動手實驗能力和探索精神
二、教學重難點
【重點、難點】
1、碰撞中的守恒量的探究
2、兩個物體碰撞前后的速度的測量方
2、法
3、實驗數(shù)據(jù)的處理
三、教學過程
【實驗方案一】
1、實驗目的
（1）、會結(jié)合已掌握的知識探究碰撞中守恒量．
（2）、掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法
（3）、培養(yǎng)學生的動手實驗能力和探索精神
2、實驗器材
斜槽軌道（或J2135-1型碰撞實驗器）、入射小球m1和被碰小球m2、天平（附砝碼一套）、毫米刻度尺、白紙、復寫紙、圓規(guī)、重錘線
【點撥】選球時應保證入射球質(zhì)量m1大于被碰小球質(zhì)量m2，即m1>m2，避免兩球落點太近而難找落地點，避免入射球反彈的可能，通常入射球選鋼球，被碰小球選有機玻璃球或硬膠木球。
球的半徑要保證r1=r2（r1、
3、r2為入射球、被碰小球半徑），因兩球重心等高，發(fā)生對心正碰
3、實驗原理m1
m2
P
M
N
0`
：由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飛出做平拋運動，飛行時間相等，若取飛行時間為單位時間，則可用相等時間內(nèi)的水平位移之比代替水平速度之比。
【點撥】如圖所示，根據(jù)平拋運動性質(zhì)，入射球碰撞前后的速度分別為v1=，v1`=，被碰小球碰后速度為v2`=
被碰小球碰撞前后的時間僅由下落高度決定，兩球下落高度相同，時間相同，所以水平速度可以用水平位移數(shù)值表示，如圖所示；v1用OP表示；v′1用OM表示，v′2用ON表示，其中O為入射球拋射點在水平紙面上的投影，（由槽口吊鉛錘線確定
4、）于是，上述動量關系可表示為：m1OP= m1OM+m2ON，通過實驗探究該結(jié)論是否成立。
4、實驗步驟
（1） 將斜槽固定在桌邊使末端點的切線水平。
（2） 讓入射球落地后在地板上合適的位置鋪上白紙并在相應的位置鋪上復寫紙。
（3） 用小鉛錘把斜槽末端即入射球的重心投影到白紙上O點。
(4)不放被碰小球時，讓入射小球10次都從斜槽同一高度由靜止開始滾下落在復寫紙上，用圓規(guī)找出落點的平均位置P點。
（5）把入射球放在槽口末端露出一半，然后讓入射球在同一高度滾下與被碰小球碰10次，用圓規(guī)找出入射球和被碰小球的平均位置M、N。
（6）用天平測出兩個球的質(zhì)量記入下表，用刻度尺測出OP
5、、OM、ON的長度，記錄入表內(nèi)。
（7）改變?nèi)肷淝虻母叨龋貜蜕鲜鰧嶒灢襟E，再做一次。
【點撥】重做實驗時，斜槽、地板上白紙的位置要始終保持不變；入射球的高度要適宜，過高會使水平速度偏大，致使落地點超越原地白紙；過低會使碰撞前后速度偏小，使落地點彼此靠近分不清，測量兩球的水平位移分度不大。
5、實驗記錄
入射球m1= （kg） 被碰球 m2= （kg）
實驗次數(shù)
入射球(m1)
被碰球(m2)
m1 與m2碰前總動量m1OP
m1 與m2碰后總動量m1OM+m2ON
碰前平拋水平距離OP(m)
碰后平拋水平距離OM(m)
6、碰后平拋水平距離OM ON(m)
1
2
3
6、實驗注意事項
【點撥】表格中每一次實驗數(shù)據(jù)均指兩球碰撞10次所取的平均值，不要誤解為只碰一次。
【易錯點】兩球碰撞前后的速度值是哪一段對應的水平位移數(shù)值表示分辯不清。
【易忘點】碰撞成功的條件m1>m2；落地點要取多次的平均位置。
7、實驗結(jié)論
從實驗表格中的數(shù)據(jù)計算表明，在誤差范圍內(nèi)入射球（m1）和被碰小球（m2）碰撞前后水平方向的總動量守恒，即 m1OP= m1OM+m2ON
8、思考題
（1）、實驗中發(fā)現(xiàn)碰撞后系統(tǒng)（m1、m2）水平方向的總動量小于碰撞前
7、系統(tǒng)水平方向的總動量，請分析誤差來源？
【可能性分析】
（a）、難做到準確的正碰，難得到準確的平拋。
（b）、O、P、M、N各點定位不準確。
（c）、測量OP、OM、ON有偏差。
（d ）、儀器和重復實驗操作不一定一致（如入射球每次不是從同一高度下落、斜槽或白紙位置發(fā)生變動）
（2）、在驗證動量守恒定律的實驗中，必須要求的條件是：
Ａ．軌道是光滑的；
Ｂ．軌道末端的切線是水平的；
Ｃ．ｍ1 和ｍ2 的球心在碰撞的瞬間在同一高度；
D．每次ｍ1 都要從同一高度由靜止?jié)L下。
（3）、在驗證動量守恒定律的實驗中，必須測量的量有：
Ａ．小球的質(zhì)量ｍ1 和ｍ2 ； Ｂ．小球的半徑r；
Ｃ．桌面到地面的高度Ｈ； Ｄ．小球ｍ1 的起始高度ｈ；
Ｅ．小球從拋出到落地的時間ｔ； Ｆ．小球ｍ1 未碰撞飛出的水平距離；
Ｇ．小球ｍ1和ｍ2 碰撞后飛出的水平距離。
【實驗方案二】
【實驗方案三】
【實驗方案四】
A
B
四、教學小結(jié) 略
五、布置作業(yè) p5 1 、 2
高二物理實驗一 驗證動量守恒定律 教案人教版
