高中物理人教版 (新课标)选修31 实验：探究碰撞中的不变量学案

16.1  探究碰撞中的不变量

16.2  动量守恒定律（一）

编写：陈海燕     审核：孙俊

【知识要点】

1．两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰后仍沿这一条直线运动，这种碰撞叫______________。

2．通过气垫导轨上的碰撞实验，结合光电门的使用，可以确定碰撞前后两物体的速度__________和__________，用天平可以测出物块质量，进一步分析动能、质量与速度的乘积（）等，发现在碰撞前后系统的______________不变，从而确立动量（）引入的必要性。

3．动量是运动物体的质量与速度的乘积，定义式为________________，单位是kg·m/s，理解注意点：

（1）动量具有矢量性，其方向和_____________方向一致；

（2）动量具有瞬时性，是状态量，其大小、方向具有瞬时性。

4．动量变化是运动物体的末动量和初动量的矢量差，即＝____________，服从____________运算法则。

5．系统指的是有相互作用的两个（或两个以上）物体，系统中各物体之间的相互作用力叫做________，系统外部其他物体对系统内物体的作用力叫做_____________。

6．动量守恒定律内容：若系统不受外力或者所受外力的合力为零，这个系统的总动量就保持不变，公式表示为，或，或

【典型例题】

例1． “探究碰撞中的不变量”实验中，入射小球，原来静止的被碰小球，由实验测得它们在碰撞前后的图象如图所示，可知入射小球碰撞前的是__________，入射小球碰撞后的是________，被碰小球碰撞后的是__________，由此得出结论：_______________。

例2．放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹了一压缩轻质弹簧，用两手分别控制小车处于静止状态，下列说法中正确的是

A．两手同时放开，两车的总动量为0

B．先放开右手，后放开左手，两车的总动量向右

C．先放开左手，后放开右手，两车的总动量向右

D．两手同时放开，两车的总动量守恒，两手放开有先后，两车的总动量不守恒

例3．质量为60 kg的人以5 m/s的水平速度从背后跑上质量为90 kg、速度为2 m/s的光滑水平面上运动的小车，试求人与车共同运动的速度，若人是迎面跳上去，则情况又如何？

例4．如图所示，小木块的质量m=0.4 kg，以速度v0=20 m/s水平地滑上一个静止的平板小车，小车质量M＝1.6 kg，小木块和小车间的动摩擦因数，地面摩擦不计，设小车足够长，求：

（1）小车加速度的大小；

（2）小车上的木块相对于小车静止时，小车速度的大小。（取g=10 m/s2）

【课堂检测】

1．在利用悬线悬挂等大小球探究碰撞中的不变量实验中，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地计算小球碰前速度

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

2．在利用打点计时器探究碰撞中的不变量实验中，需要的测量工具有    (    )

   A．弹簧测力计  B．毫米刻度尺  C．天平   D．螺旋测微器

3．在利用气垫导轨探索碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差   (    )

   A．导轨安放不水平      B．小车上挡光板倾斜

C．两小车质量不相等      D．两小车碰后粘在一起

4．宇宙飞船在空间轨道上运动，一人将手中的一只球从后舱壁扔入前舱壁的窗口中，飞船的速度将

   A．略微增大   B．略微减小   C．不变化  D．不能确定

5．甲、乙两球在光滑水平面上做相向运动，已知，当两球相碰后，其中一球静止，则可以判定

   A．碰前甲的动量与乙的动量大小相等  B．碰前甲的动量大于乙的动量

C．若碰后甲的速度为零，则碰前甲的动量大于乙的动量

D．若碰后乙的速度为零，则碰前甲的动量大于乙的动量

6．如图所示，一装有柴油的船静止于水平面上，船前舱进水，堵住漏洞后用一水泵把前舱的油抽往后舱。在船的前舱与后舱分开的情况下，不计水的阻力，船前舱的运动情况是

   A．向前运动   B．向后运动   C．静止  D．无法判断

7．A、B两个物体在同一直线上沿同一方向运动，A的质量是5 kg，速度是9m/s，B的质量是2 kg，速度是6 m/s。A从后面追上B，它们相互作用一段时间后，B的速度增大为10 m/s，方向不变，这时A的速度是多大？方向如何？以上过程中除A、B两物体的相互作用力外，其他的力可以忽略。

8．质量是10 g 的子弹，以300 m/s的速度射入质量是24 g、静止在光滑水平桌面上的木块，并留在木块中。子弹留在木块中以后，木块运动的速度是多大？如果子弹把木块打穿，子弹穿过后的速度为100 m/s，这时木块的速度又是多大？