人教版高中物理选修3-5全册导学案

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1、人教版高中物理选修 3-5全册导学案人教版高中物理选修 3-5 导学案1目目 录录第十四章第十四章 动量守恒定律动量守恒定律 16.2 动量和动量定理动量和动量定理 【教学目标教学目标】 1会结合已掌握的知识探索碰撞前后的不变量。 2通过实验找到碰撞前后的不变量。 重点：重点：用实验的方法探究碰撞中的不变量。 难点：难点：用实验的方法探究碰撞中的不变量。【自主预习自主预习】1.两个物体_沿同一直线运动，_仍沿这一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。2在“探究碰撞中的不变量”的实验中，需要考虑的首要问题是_，即如何保证两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动。此外，还要考虑怎样测量

2、物体的_和怎样测量物体的_。3关于实验数据的处理，应用_的形式记录，填表时注意思考：如果小球碰撞后运动的速度与原来的方向_，应该怎样记录？4对于每一种碰撞的情况(例如两个物体碰后分开或粘在一起的两种情况)，都要填写一个表格，然后根据表中的数据寻找碰撞前后的_。5.实验的基本思路1）一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。这种碰撞叫做一维碰撞。 2）怎样找出不变量？(1)质量：质量是不变的，但质量与运动状态无关，不是要寻找的量。(2)mv：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量，即是否有m1v1m2v2m2v1m2v2?(3)mv2：物体质量与各自速度平方的乘积之和是

3、否为不变量，即是否有m1v m2v m2v m2v ？2 12 22 12 2(4) ：物体速度与其质量之比的和是否为不变量，即是否有？vmv1m1v2m2v1m1v2m2说明：说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后物体的速度一般要发生变化，因此要找出碰撞中的不变量，应考虑到质量与速度的各种组合。6.需要考虑的问题怎样才能保证碰撞是一维的？可以利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直线上运动，也可以利用长木板限定物体在同一直线上运动，或使两物体重心连线与速度方向共线。 怎样测量物体运动的速度？参考案例一：v，式中 x 为滑块上挡光片的宽度，t 为光电计时器显示的挡光片经过光电门的xt选修 3-5人教

4、版高中物理选修 3-5 导学案2时间。参考案例二：v，其中 l 为单摆摆长， 为小球被拉起或被撞小球摆起的角度。2gl(1cos )参考案例三：v ，式中 x 为小车匀速运动时纸带上各点之间的距离，t 为通过 x 所用的时间。xt【典型例题典型例题】 【例例 1】1】在如同实验中，下列说法正确的是( )A悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度C两小球必须都是钢性球，且质量相同D两小球碰后可以粘合在一起共同运动 【例例 2】2】某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端 粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在

5、前方的小车 B 相碰并粘 合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图 1611 所示。在小车 A 后连着 纸带，电磁打点计时器电源频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。 (1)若已得到打点纸带如图 1612 所示，并测得各计 数点间的距离标在图上，A 为运动起点的第一点，则应选 _段来计算 A 碰撞前的速度，应选_段来计算 A 和 B 碰后的共同速度。(2)已测得小车 A 的质量m10.40 kg，小车 B 的质量m20.20 kg，由以上测量结果可 得： 碰前m1v1m2v2_kgm/s。 碰后m1v1m2v2_kgm/s。 (3)结论_。【课后练习课后练习】 1在利

6、用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，用到的测量工具有( )A秒表、天平、刻度尺B弹簧秤、秒表、天平C天平、刻度尺D秒表、刻度尺人教版高中物理选修 3-5 导学案32在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量时，下列哪些因素可导致实验误差( )A导轨安放不水平B小车上挡光片倾斜C两小车质量不相等D两小车碰后连在一起3用如图 11 所示的装置进行以下实验：A先测出滑块 A、B 的质量 M、m 及滑块与桌面间的动摩擦因数，查出当地的重力加速度 gB用细线将滑块 A、B 连接，使 A、B 间的弹簧压缩，滑块 B 紧靠在桌边C剪断细线，测出滑块 B 做平抛运动落地点到重锤线的水平距离x1和滑块 A 沿桌面滑行的距离

7、x2(1)为探究碰撞中的不变量，写出还需测量的物理量及表示它们的字母：_。(2)若 mv 为不变量，需验证的关系式为：_。4在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量 m1170 g，右侧滑块质量 m2110 g，挡光片宽度为 3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图 12 所示。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为 t10.32 s，t20.21 s。则两滑块的速度分别为v1_ m/s，v2_ m/s。烧断细线前 m1v1m2v2_ kgm/s，烧断细线后 m1v1m2v2_ kgm/s。可得到的结论是

8、_。5如图 13 甲所示，在水平光滑轨道上停着 A、B 两辆实验小车，A 车上系有一穿过打点计时器的纸带，当 A 车获得水平向右的速度时，随即启动打点计时器，A 车运动一段距离后，与静止的 B 车发生正碰并连在一起运动，纸带记录下碰撞前 A 车和碰撞后两车的运动情况，如图 13 乙所示，打点计时器电源频率为 50 Hz，则碰撞前 A 车速度大小为_ m/s，碰撞后的共同速度大小为_ m/s。如果已知碰撞过程中 mv 是不变量，则可求得 mAmB_。人教版高中物理选修 3-5 导学案46 6某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过 程中不变量的实验：在小车 A 的前端粘有橡皮泥， 推动小车 A 使

9、之做匀速运动然后与原来静止在前 方的小车 B 相碰并粘合成一体，继续做匀速运动， 他设计的具体装置如图所示在小车 A 后连着纸带， 电磁打点计时器电源频率为 50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力 (1)若已得到打点纸带如图所示，并将测得的各计数点间距离标在图上，A 点是运动起始 的第一点，则应选_段来计算 A 的碰前速度，应选_段来计算 A 和 B 碰后的共 同速度(以上两格填“AB或“BC“或“CD“或“DE”) (2)已测得小车 A 的质量 m1=040kg，小车 B 的质量 m2=020kg，由以上测量结果可得： 碰前 mAvA+mBvB=_kgms；碰后 mAvA+mBvB=_k

10、gms并比较碰撞前后两个 小车质量与速度的乘积之和是否相等7.如图所示，在实验室用两端带竖直挡板 C、D 的气垫导轨和有固定挡板的质量都是 M 的滑块 A、B，做探究碰撞中不变量的实验： (1)把两滑块 A 和 B 紧贴在一起，在 A 上放质量为 m 的砝码，置于导轨上，用电动卡 销卡住 A 和 B，在与 A 和 B 的固定挡板间放一 弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态。(2)按下电钮使电动卡销放开，同时起动两个 记录两滑块运动时间的电子计时器，当 A 和 B 与 挡板 C 和 D 碰撞同时，电子计时器自动停表，记 下 A 至 C 运动时间 t1，B 至 D 运动时间 t2。(3)重复几次取

11、 t1，t2的平均值。请回答以下几个问题： 在调整气垫导轨时应注意 ；应测量的数据还有 ；作用前 A、B 两滑块速度与质量乘积之和为 ，作用后 A、B 两 滑块速度与质量乘积之和为 。 例题答案：例题答案： 1.答案 ABD 两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以 A 正确。由于计算碰撞前速度时用到 了 mgh=mv2/20，即初速度为 0，B 正确。本实验中对小球的性能无要求，C 错误。 两球正碰后，有各种运动情况，所以 D 正确。人教版高中物理选修 3-5 导学案52 【答案】(1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)误差允许的范围内，碰前的质量与速度乘积之和等于碰后的质

12、量与速 度乘积之和，即碰撞过程中不变量为质量与速度乘积之和。 【解析解析】(1)从分析纸带上打点的情况看，从分析纸带上打点的情况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较 大速度，而大速度，而 AB 段相同时间内间隔不一样，说明刚开始不稳定，因此段相同时间内间隔不一样，说明刚开始不稳定，因此 BC 段较准确描述小段较准确描述小 车车 A 碰前的运动情况，应选用碰前的运动情况，应选用 BC 段计算段计算 A 碰前的速度，从碰前的速度，从 CD 段打点情况看，小车的运段打点情况看，小车的运 动情况还没稳定，而在动情况还没稳定，而在 DE 段小车运动稳定，

13、故应选段小车运动稳定，故应选 DE 段计算小车碰后段计算小车碰后 A 和和 B 的共同速的共同速 度。度。(2)小车 A 碰前速度 v1BC5 150 m/s1.050 m/s10.50 1025 0.02小车 A 碰前的质量与速度乘积为m1v10.401.050 kgm/s0.420 kgm/s碰后 A、B 共同速度v m/s0.695 m/sDE5 1506.95 1025 0.02两车碰后的质量与速度乘积之和为(m1m2)v1(0.400.20)0.695 kgm/s0.417 kgm/s课后练习答案课后练习答案 1.1. 解析：用天平测滑块质量，用刻度尺测挡光片的宽度。运动时间是指挡光

14、片通过光电门的时间，由光电计时器计时，因此不需要秒表。答案：C2.2. 解析：导轨不水平，小车速度将受重力的影响，从而导致实验误差；挡光片倾斜会导致挡光片宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，使计算速度出现误差。答案：A、B3.3. 解析：(1)桌面离水平地面的高度 h (2)M mx1 0(1)要找出碰撞中的2gx2g2h不变量，应测出两滑块及各自的速度。取向右方向为正，剪断细线后，A 向右做匀减速运动，初速度 vA ，B 向左做平抛运动，设桌面高度为 h，则2ax22gx2h gt2，x1vBt，得 vBx1 。故要求出 vB，还应测出 h。12g2h(2)若 mv 为不变量，碰前 MvAmvB0，碰后 MvAmvB0，故人教版高中物理选修 3-5 导学案6MvAmvBMvAmvB，即 M mx1 0。)2gx2g2h4.4. 解析：取向左方向为正，两滑块速度 v1 m/s0.094 dt13.00 1020.32m/s，v2 m/s0.143 m/s.dt23.00 1020.21烧断细线前 m1v1m2v20烧断细线后 m1v1m2v2(0.1700.0940.1100.143) kgm/s2.5104 kgm/s，在实验允许的误差范围内，m1v1m2v2m1v