河南省示范性高中罗山高中2020学年高中物理 探究碰撞中的不变量 18页

教案部分 ‎ ‎16．1 实验：探究碰撞中的不变量 ‎【教学目标】‎ ‎（一）知识与技能 ‎1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路．‎ ‎2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法．‎ ‎3、掌握实验数据处理的方法．‎ ‎（二）过程与方法 ‎1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。‎ ‎2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。‎ ‎（三）情感、态度与价值观 ‎1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。‎ ‎2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。‎ ‎3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。‎ ‎4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。‎ ‎【教学重点】‎ 碰撞中的不变量的探究 ‎【教学难点】‎ 速度的测量方法、实验数据的处理．‎ ‎【教学方法】‎ 教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。‎ ‎【教学用具】‎ 投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块、打点计时器等 ‎【课时安排】‎ ‎1 课时 ‎【教学过程】‎ ‎（一）引入新课 课件（投影片）演示：‎ ‎（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态（不同号的台球运动状态不同）。‎ ‎（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．‎ 师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化．例：两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接。‎ 师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样．‎ 师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）．‎ ‎（二）进行新课 ‎1．实验探究的基本思路 ‎1．1 一维碰撞 师：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mA=mB，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mA>mB，碰后A、B两球一起向右摆动；‎ 如果mAm2 B．m1=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 B．A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 ‎【综合运用】‎ ‎6．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成。在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通人压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图(b)所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差。‎ ‎(1)下面是实验的主要步骤：‎ ‎①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；‎ ‎②向气垫导轨通人压缩空气；‎ ‎③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；‎ ‎④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；‎ ‎⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；‎ ‎⑥先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动；‎ ‎⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如下图所示：‎ ‎⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为‎310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为‎205g；试完善实验步骤⑥的内容。‎ ‎(2)已知打点计时器每隔0．02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为 kg·m／s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为 kg·m／s(保留三位有效数字)。‎ ‎(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是 ‎7．A、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Δt，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?‎