第十六章 动量守恒定律 东厦中学高二物理组
第一节 实验:探究碰撞中的不变量
一、碰撞现象 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． 两个物体的质量不同时，它们的速度变化情况也不一样． 那么碰撞前后会有什么物理量保持不变？
碰撞现象: 碰撞1 碰撞2 碰撞3 斜碰
实验：探究碰撞中的不变量 【知识目标】 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． 【重点、难点】 1、碰撞中的不变量的探究； 2、实验数据的处理．
二、在实验中寻找不变的量 1、模型构建 （1）碰撞的最简单情况-------- 一维碰撞 即两个物体在碰撞之前沿直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动. （2)设两个物体的质量分别为 m1、m2、碰撞前速度分别为v1、v2、碰撞后速度分别为v1/、v2/。速度与设定方向一致取正值，否则取负值。 2、基本思路 （1）质量虽然不变，但并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。而速度在碰撞前后是变化的
（2）那么，两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？ m1v1 + m2v2 = m1v1/ + m2v2/ ？ （3）或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？ m1v12 + m2v22 = m1v1/ 2 + m2v2/ 2 ？ （4）也许是两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？ + =
3、碰撞可能有很多情形 （1）两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体相碰撞。 （2） 两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞。 （3）碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开 碰后也可能粘在一起不再分开…… 我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下都不改变，这样才符合要求。
4、需要考虑的问题——讨论操作和数据处理中的技术性问题： （1）要保证碰撞是一维的 （2）质量测量 （3）速度测量 （4）实验数据的处理 ———天平 本实验主要解决的问题是：怎样保证物体在同一直线上运动和怎样测物体的速度。 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．
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三、实验案例 案例一：阅读教材，如何进行实验
说一说其中测速的原理 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．
用气垫导轨做碰撞实验
案例二：阅读教材，如何进行实验 通过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。
案例三：阅读教材，如何进行实验 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。
参考案例(四) 两小球 斜槽（末端水平） 复写纸 白纸 天平、刻度尺、重垂线
本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量 测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度. P M N O 本实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量
4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2); P M N 注意： O 1、斜槽末端的切线要水平； 2、从同一高度释放小球 ； 3、实验中不需要测量时间，也不需要 测量桌面的高度； 4、能正确判断小球碰撞前后的落点(m1>m2); 5、用正确的方法从落点的痕迹找出落点的位置；
【思考1】 光滑桌面上有两1、2两个小球。1球的质量为0.3 kg，以速度8 m/s跟质量0.1 kg的静止的2球发生碰撞，碰撞后2球的速度变为9 m/s，1球的速度变为5 m/s，方向与原来相同。根据这些实验数据，晓明对这次碰撞的规律做了如下几项猜想。 （1）碰撞后2球获得了速度，是否是1球把速度传递给了2球？ （2）碰撞后2球获得了动能，是否是1球把动能传递给了2球？ （3）请你根据以上实验数据猜想：有一个什么物理量，在这次碰撞中，2球所增加的这个量与1球所减小的这个量相等？请计算表明。
【思考2】
实验：探究碰撞中的不变量 与物体运动有关的物理量可能有哪些？ 碰撞前后哪个物理量可能是不变的？ 碰撞必须包括各种情况的碰撞; 基本思路 (一维碰撞) 碰撞必须包括各种情况的碰撞; 物体质量的测量(天平); 碰撞前后物体速度的测量(利用光电门或打点计时器等). 需要考虑 的问题