(共20张PPT)
3、动量守恒定律
动量守恒定律
第十六章
1、理解系统、内力、外力的概念。
2、知道动量守恒定律的表达式，理解其守恒的条件。
3、知道动量守恒定律的普遍意义及适用范围。
4、掌握运用动量守恒定律的一般步骤。
首先播放2014年冬奥会女子冰壶视频，通过设问导入新课。然后通过回顾旧知识和自学“系统”、“内力”和“外力”。对于动量守恒定律的教学首先是教师和学生通过两滑块碰在气垫导轨撞实验，以实验数据得出。然后引导学生应用牛顿第二定律和牛顿第三定律理论推导，以获得理论的支持。进而讲授动量守恒的成立条件，最后通过几个练习让学生掌握动量守恒定律的简单应用和解题的方法和流程。
动量守恒定律利用实验数据得出，让学生有个感性的认识，再利用学生数学的牛顿第二定律和牛顿第三定律推导，进而让学生从理论上获得认识。
女子冰壶比赛
（1）什么是动量，什么是冲量，它们的方向如何确定？
（2）动量定理的内容是什么？ 表达式是怎样的？
相关概念：
（1）系统：相互作用的 组成的整体。
（2）内力：系统 物体间的相互作用力。
（3）外力：系统 的物体对系统 的物体的作用力。
两个或多个物体
内部
以外
以内
（请自主阅读教材P12）
G1
G2
F1
F2
系统
内力
外力
A
B
实验一：
碰 前
碰 后
实验二：
碰 前
碰 后
碰 前
碰 后
如图，在光滑的水平桌面上做匀速运动的两个小球，质量分别是 和 ，沿同一直线向相同的方向运动，速度分别是
和 ，且 。经过一段时间后， 追上 并发生碰撞，碰撞后的速度分别是 和 。
（1）碰撞过程中两个小球受力情况如何？
（2）m1和 m2受到合外力的冲量分别是多少？
（3）结合牛顿第三定律，你能推导一个什么样的表达式？
碰 前
碰 后
动量守恒定律
（1）概念：如果一个系统不受外力或受外力的矢量和为零，
这个系统的总动量保持不变。
（2）表达式：
①：
②：
③：
④：
（3）成立条件：
a、不受外力或受外力矢量和为零。
b、系统的内力远大于外力，可忽略外力，系统的
总动量守恒。
(理想条件)
(近似条件）
c、系统在某一方向上满足上述（a）或（b），则在
该方向上系统的总动量守恒。
（单方向条件）
1.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是( )
A．枪和子弹组成的系统，动量守恒
B．枪和车组成的系统动量守恒
C．枪、弹、车三者组成的系统动量守恒
D．枪、弹、车三者组成的系统，因枪和子弹间有摩擦力,故动量不守恒
C
2.在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
答案：0.9 m/s
3.一枚在空中飞行的火箭，质量为 m，在某点的速度为 v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。
答案：
应用动量守恒定律解题“三步曲”
确定系统，判断动量是否守恒；
01
02
规定正方向，确定初、末动量；
03
根据动量守恒定律列式求解。
请自主分析教材P15-16，尝试解决如下问题
（1）相互作用的物体无论是 运动还是 运动，无论是 还是 ，动量守恒都适用。
（2）动量守恒定律是一个 定律，它适用于目前为止的 领域。
（3）与牛顿运动定律相比较，动量守恒定律解决问题优越性表现在哪里？
高速
低速
宏观物体
微观粒子
独立的实验
一切
动量守恒定律只涉及始末两个状态，与过程中力的细节无关，往往能使问题大大简化。
一、动量守恒定律的内容及表达式：
二、动量守恒定律成立的条件：
如果一个系统不受外力或受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。
1、不受力或者
2、
3、
三、应用动量守恒定律解决问题的基本步骤：
定系统，判条件
选方向，定状态
列方程，求结果
相互作用的两个物体组成的系统满足动量守恒，此时系统的能量是否也守恒？(共23张PPT)
1. 了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用。
2. 理解反冲运动的原理。
3. 能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题。
4. 了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素。
首先通过视频展示神舟飞船发射时激动人心的震撼场面，不仅使同学们对反冲运动有一个直观的印象，也极大地激发学生的民族自信心和爱国热情。进而列举了自行榴弹炮、章鱼等反冲实例，导入新课。
在定义了反冲运动之后，根据反冲运动的特点，遵循动量守恒定律。学生很容易列出动量守恒方程。但在实际情况下要运用动量守恒定律就不一定用好了。本节课典例探究选用了人船模型并把它作为重点。用位移表示动量守恒，有一定难度。为了更好地掌握这个模型，紧接着又设计了气球上升的题目，加深学生的理解。在最后课堂检测中，又设计了第四题加以巩固。
动量守恒定律是选修3-5的重点，也是高考必考的内容，并且近几年考查难度有逐渐加大的趋势。反冲是动量守恒定律的一个重要应用。不同的反冲形式，可以引申出很多类型的题目。反冲是动量守恒定律的重要题型，也是高考必考的内容，经常出现在高考和各类模拟试题中。所以本节课在学生前两年物理学习能力提高的基础上，难度上高于课本，做到一步到位。这些问题都提高了难度，但更具有实战意义。
火箭发射
自行火炮后面为什么装有止退犁？履带表面为什么有较深的突起抓地钩型设计？
自行火炮为什么要装在履带式的车辆上呢？
你知道章鱼、乌贼怎样游水吗？它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。
章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。
你认为章鱼游水时应用了什么物理原理？
1. 定义 ：一个物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲。
2. 特点：内力远远大于外力，反冲运动中系统动量守恒。
3. 物理原理：遵循动量守恒定律。
作用前：p = 0 作用后: p' = mv + Mv
则根据动量守恒定律有：p' = p
即 mv + Mv = 0
故有：v = ( m/M )v
负号表示作用后的两部分运动方向相反
4. 反冲运动的应用：大炮、火箭的发射等。
例1. 机关枪重 8 kg，射出的子弹质量为 20 g，若子弹的出口速度是 1000 m/s，则机枪的后退速度是多少？
例2. 如图所示，长为 L 的船静止在平静的水面上，立于船头的人的质量为 m，船的质量为 M，不计水的阻力，人从船头走到船尾的过程中，问船对地面的位移为多大？
mh = Ms
（s 为气球上升位移）
例3. 载人的气球原来静止在离地面高为 h 的空中，气球质量为 M，质量为 m 的人要沿气球上的绳梯安全着地，如图所示，则绳梯长度至少为多长？
解：以人和气球为系统，在人沿绳梯着
地的过程中动量守恒，即：
解得：
所以绳的总长为：
1. 古代火箭
2. 现代火箭
火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度与什么有关呢？
假设火箭发射前的总质量为 M，燃料燃尽后的质量为 m，火箭燃气对地的喷射速度为 v1，燃料燃尽后火箭的飞行速度 v 为多大？
燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比 M/m共同决定。要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料。 要发射人造卫星，用一级火箭还不能达到所需的速度，必须用多级火箭。
漫漫“长征”路：长征系列运载火箭发展史
第一节火箭脱离过程
反冲运动 火箭
反冲
运动
1. 定义：向气体喷出的反方向运动
2. 原理：动量守恒定律
3. 常见反冲运动：烟花、射击
火箭
1. 发展：从宋代开始
2. 原理：动量守恒定律
3. 速度
①喷气速度：v
②质量比：M/m
1. 一静止的质量为 M 的原子核，以相对地的速度 v 放射出一质量为 m 的粒子后，原子核剩余部分作反冲运动的速度大小为（ ）
B
A.
C.
D.
B.
A. A 与飞船都可能按原轨道运动
B. A 与飞船不可能都按原轨道运动
C. 飞船运行的轨道半径一定增大，A 运动的轨道半径可能大
于原来的轨道半径
D. A 可能沿地球半径方向竖直下落，而飞船运行的轨道半径
将增大
2. 假设一小型宇宙飞船沿人造卫星的轨道在高空中做匀速圆周运动，如果飞船沿与其速度相反的方向抛出一个物体 A，则下列说法错位的是（ ）
A
13. 5 m/s
3. 一火箭喷气发动机每次喷出 m = 200 g的气体，气体离开发动机喷出时对地速度 v = 1000 m/s，设火箭质量 M = 300 kg，发动机每秒喷发 20 次。则运动第 1 秒末，火箭的速度多大 ？
4. 如图， B 为光滑斜面，质量为 M，倾角 θ，斜面长为 s，一个物体 A，质量为 m，由斜面顶端自由下滑，求当 A 物体滑到斜面底端时，斜面移动的距离为多少？（设水平面光滑）
x(共24张PPT)
1．理解弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，正碰和斜碰。
2．会应用动量和能量的观点综合分析、解决一维碰撞问题。
3．知道散射和中子的发现过程，体会理论对实践的指导作用，进一步了解动量守恒定律的普适性。
首先通过视频慢镜头展示非弹性碰撞和完全非弹性碰撞的过程，使同学们能够感受到碰撞过程物体间的相互作用。进而引入弹性碰撞和非弹性碰撞，导入新课。
首先根据不同碰撞形式的能量转换形式，探究了碰撞的规律，使学生对不同碰撞形式问题的处理方法有一个起码的认识。典例探究1使学生清楚碰撞所遵循的基本规律。碰撞是动量守恒定律的一个重要应用。不同的碰撞形式，能量转换不同，与能量结合，可以引申出很多类型的题目。碰撞是动量守恒定律的重要题型，也是高考必考的内容，经常出现在高考和各类模拟试题中。所以本节课在典型例题和课堂检测习题的选择，在学生前两年物理学习能力提高的基础上，难度高于课本，做到一步到位。特别在和其他运动过程的结合上，设计了在实际做题过程中常见的几种情况，如典例探究2和课堂检测4，训练学生对综合题目的分析解决能力。这些问题难度设置的提高，更具有实战意义。
非弹性碰撞与完全非弹性碰撞
系统在碰撞过程中动量守恒吗？
系统在碰撞过程中能量（机械能）守恒吗？
机械能守恒
机械能不守恒
1. 弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。
例如钢球、玻璃球的碰撞
2. 非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。
例如木制品、橡皮泥球的碰撞
3. 完全非弹性碰撞：碰撞后两物体连在一起运动的现象。系统机械能损失最多。
例如橡皮泥球之间的碰撞
4. 弹性碰撞的规律
v1
v2 = 0
地面光滑
若 m1 = m2，则 v1 = 0、v2 = v1，相当于两球交换速度
(5) 若 m1 >> m2 ， 则 v1 = v1， v2 = 2v1
(2) 若 m1 > m2， 则 v1 > 0，且v2 一定大于 0
(3) 若 m1 < m2 ， 则 v1 < 0，且v2 一定大于 0
5. 非弹性碰撞
v1
v2
地面光滑
6. 完全非弹性碰撞
v1
v2
地面光滑
A
1. 动量守恒；
2. 动能不会增加；
符合实际情况。如运动方向一致时，后边物体速度
一定小于前边物体速度等。
例2. 如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的 2 倍，重物与木板间的动摩擦因数为 μ。使木板与重物以共同的速度 v0 向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长，重物始终在木板上。重力加速度为 g。
1. 对心碰撞
如图所示，一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心在同一直线上，碰撞之后两球的速度仍会沿着这条直线。这种碰撞称为正碰，也叫对心碰撞。
2. 非对心碰撞
一个运动的球与一个静止的球碰撞，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞。
与宏观物体碰撞不同的是，微观粒子相互接近时并不发生直接碰撞，因此微观粒子的碰撞又叫做散射。由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方。
由于原子之间强大的相互作用，碰撞时原子相当于质量极大的物体，不会移动。
1. 弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做
弹性碰撞。
(1) 规律：动量守恒、机械能守恒
(2) 能量转化情况：系统动能没有损失
2. 完全非弹性碰撞：碰撞后两物体连在一起运动的现象。
(1) 规律：动量守恒，机械能减少
(2) 能量转化情况：系统动能损失最大
3. 对心碰撞和非对心碰撞
1. 在光滑水平面上，动能为 E0 ，动量大小为 p0 的小
钢球 1 与静止的小钢球 2 发生碰撞，碰撞前后球 1 的
运动方向相反，将碰后球 1 的动能和动量大小分别记
为 E1、p1，球 2 的动能和动量大小分别记为 E2、p2，
则必有 ( )
A. E1 < E0 B. p1 < p0
C. E2 > E0 D. p2 > p0
D
2. 如图所示的装置中，木块 B 与水平面间接触是光滑
的，子弹 A 沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹
簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为
研究对象 (系统)，则此系统在从子弹开始射入木块到弹
簧压缩至最短的整个过程中( )
A. 动量守恒，机械能守恒
B. 动量不守恒，机械能不守恒
C. 动量守恒，机械能不守恒
D. 动量不守恒，机械能守恒
B
A. 碰前 m2 静止，m1 向右运动
B. 碰后 m2 和 m1 都向右运动
C. m2 = 0.3 kg
D. 碰撞过程中系统损失了 0.4 J 的机械能
AC
4. 如图所示，abc 是光滑的轨道，其中 ab 是水平的，bc 为与 ab 相切的位于竖直平面内的半圆，半径 R = 0.30 m。质量 m = 0.20 kg 的小球 A 静止在轨道上，另一质量 M = 0.60 kg、速度 v0 = 5.5 m/s 的小球 B 与小球 A 正碰。已知相碰后小球 A 经过半圆的最高点 c 落到轨道上距 b 点为 处，重力加速度 g 取 10 m/s2，求碰撞结束时，小球 A 和 B的速度的大小。
vA = 6 m/s
vB = 3.5 m/s(共27张PPT)
1. 理解动量的概念，知道动量和动量的变化量均为矢量；会计算一维情况下的动量变化量。
2. 理解冲量的概念，知道冲量是矢量。
3. 理解动量定理的确切含义，掌握其表达式。
4. 会用动量定理解释碰撞、缓冲等生活中的现象。
鸡蛋在同学们生活中是常见的，印象中又是很容易破碎的。本节课首先通过一个 “瓦碎蛋全”的实验导入新课。这是同学们魔术或者杂技中常见的很感难以置信的游戏，很能引起学生的好奇心，激发出学生探究的热情。在讲解动量定理时，再次通过跳远、跳高、铁锤钉钉子等生活中常见的现象提出问题，导入新课，使学生体会到物理在生活中是无处不在的，一些司空见惯的现象通过物理有了明确的认识，从而激发学生学习物理的兴趣。
矢量，同学们都比较熟悉了，但矢量的变化量的计算掌握的还不太好。新课讲授围绕本节的重点：动量、动量的变化量、冲量等概念的理解、方向及大小的计算，对动量定理的理解和应用展开。例题设计主要是针对：1. 动量、动量变化量、冲量、动量定理等概念的理解; 2. 动量的变化量、冲量大小的计算和方向的判断; 3. 运用动量定理解题的思路和规范的解题步骤；4. 运用动量定理求解变力问题和多过程问题；5. 运用动量定理解释常见现象等。
瓦碎蛋全
对于发生碰撞的两个物体，在碰撞前后物体的什么量是保持不变
两物体的 mv 的矢量和保持不变。mv 很可能具有特别的物理意义。物理学中把它定义为动量，用字母 p表示，p = mv。
笛卡儿：最先提出动量具有守恒性思想，把运动物体的质量和速率的乘积叫做动量，忽略了动量的方向性。
牛顿：把笛卡儿的定义做了修改，明确的用物体的质量和速度的乘积叫做动量，更清楚的表示动量的守恒性和方向性。
惠更斯：明确提出动量的守恒性和方向性。
是状态量
1. 概念：
2. 定义式：
p = mv
3. 单位：
千克米每秒，符号是 kg m/s
4. 对动量的理解
(2) 瞬时性:
(1) 矢量性:
运算遵循平行四边形定则
(3) 相对性:
物体的动量与参考系的选择有关，中学阶段常以地球为参考系
在物理学中，物体的质量m 和速度 v 的乘积叫做动量
p′
p
Δp
①动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向
与Δv 的方向相同；
5. 动量的变化（ Δ p）
定义：物体的末动量与初动量之矢量差叫做物体动量
的变化
(2) 表达式： Δ p = mΔv
②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量。
试讨论以下几种运动的动量变化情况
物体做匀速直线运动
物体做自由落体运动
物体做平抛运动
物体做匀速圆周运动
动量大小、方向均不变
动量方向不变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大
动量方向时刻改变，大小不变
1. 动量和动能都是描述物体运动过程中的某一状态。
2. 动量是矢量，动能是标量。
动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化。
3. 定量关系
动量发生变化
速度大小改变方向不变
速度大小不变方向改变
速度大小和方向都改变
动能改变
动能改变
动能不变
例1. 一个质量是 0.1 kg 的钢球，以 6 m/s 的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以 6 m/s 的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？
在日常生活中，有不少这样的事例：
跳远时要跳在沙坑里；
跳高时在下落处要放海绵垫子；
从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；
轮船边缘及轮渡的码头上都装有橡皮轮胎……
而在某些情况下，我们又不希望缓冲，比如用铁锤钉钉子，这是为什么呢？
这样做的目的是为了缓冲
分
析
由牛顿第二定律知：F = ma
加速度：
整理得： Ft = mv – mv0
即：
F 作用了时间 t
F
v
F
v0
定义：在物理学中，物体受到的力与力的作用时间的乘积
叫做力的冲量。
2. 公式：I = Ft 单位 — 牛·秒（N·s）
(1) 冲量是矢量，作用力的方向不变时其方向与力的方向相同。
(2) 冲量是过程量，是力对时间的积累效应。
(3) 冲量和功不同，恒力在一段时间内可能不作功，但一定有
冲量。
(4) 冲量的计算要明确求哪个力的冲量，还是物体的合外力的
冲量。I = Ft 只能求恒力的冲量。
例2. 平抛一质量 m = 2 kg的物体，经 t = 5 s，求重力的冲量。
例3. 如图，物体原先静止，用恒力 F1、F2 分别作用在物体上 t1、t2 时间，求物体受 F1、F2 的合冲量。
F1
F2
I = mgt = 100 N·s
I合 = F1t1 + F2t2
物体在一个过程始末的动量变化等于它在这个过程中所受力的冲量。
Δp = Ft
对动量定理的理解
2. 动量的变化率：动量的变化跟发生这一变化所用的时间的 比值。由动量定理，得 F = Δ p/t，可见，动量的变化率等于物体所受的合力。当动量变化较快时，物体所受合力较大，反之则小；当动量均匀变化时，物体所受合力为恒力。
在实际中我们常遇到变力作用的情况，比如用铁锤钉钉子，球拍击乒乓球等，钉子和乒乓球所受的作用力都不是恒力，这时变力的作用效果可以等效为某一个恒力的作用，则该恒力就叫变力的平均值。
3. 动量定理的适用范围 : 动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力。对于变力情况，动量定理中的 F 应理解为变力在作用时间内的平均值。
鸡蛋从高处下落是否会被打破？
鸡蛋从某一高度下落，分别与石头和海绵垫接触前的速度是相同的，也即初动量相同，碰撞后速度均变为零，即末动量均为零，因而在相互作用过程中鸡蛋的动量变化量相同。而两种情况下的相互作用时间不同，与石头碰时作用时间短，与海绵垫相碰时作用时间较长，由 Ft =Δp 知，鸡蛋与石头相碰时作用大，会被打破，与海绵垫相碰时作用力较小，因而不会被打破。
海 绵
石 头
例 4. 一个质量为 0.18 kg 的垒球，以 25 m/s 的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为 45 m/s。设球棒与垒球的作用时间为 0.01 s，球棒对垒球的平均作用力有多大？
为什么我们通常用铁锤钉钉子，而跳远时却要落入沙坑中？
对于钉钉子：缩短作用时间，增大作用力。
对于跳沙坑：延长作用时间，减小作用力。
瓷器包装
水果套袋
高空蹦极
1. 动量、动量变化量：定义、大小、方向。
2. 冲量：定义、大小、方向。
3. 动量定理：
动量定理的方向性；
动量的变化率；
动量定理的适用范围；
运用动量定理的步骤。
1. 关于动量的变化，下列说法正确的是（ ）
A. 在直线运动中，物体的速度增大时，动量的增量
Δp 的方向和运动方向相同
B. 在直线运动中，物体的速度减小时，动量的增量
Δp 的方向和运动方向相反
C. 物体的速度大小不变时，动量的增量 Δp 为零
D. 物体做曲线运动时，动量的增量 Δp 一定不为零
ABD
2. 关于冲量，下列说法正确的是（ ）
A. 冲量是物体动量变化的原因
B. 作用在静止的物体上的力的冲量一定为零
C. 动量越大的物体收到的冲量越大
D. 冲量的方向就是物体受力的方向
A
3. 把重物 G 压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着物体一起运动，若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出，解释这些现象的正确说法是 ( )
A. 在缓慢拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力大
B. 在迅速拉动纸带时，纸带给物体的摩擦力小
C. 在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大
D. 在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小
CD
答案：3 N
4. 一质量为 100 g 的小球从 0.8 m 高处自由下落到一个软垫上，若从小球接触软垫到小球陷至最低点经历了 0.2 s，则这段时间内软垫对小球的作用力为多少？（ g 取10 m/s2，不计空气阻力）(共26张PPT)
1. 明确探究碰撞中的不变量的基本思路。
2. 掌握同一条直线上两个物体碰撞前后速度的测量方法。
3. 掌握实验数据的处理方法。
打台球是同学们校外活动中非常喜欢的游戏，本节课首先通过视频《打台球》展示了各种花式台球的打法，令人眼花缭乱，很能吸引大家的眼球，引起大家的探究物体间碰撞规律的兴趣，导入新课。
本节课是一节实验探究课，目的是要学生掌握探究问题的基本思路，实验数据的处理方法。所以首先说明问题探究的必要性和探究的目的，鼓励学生根据实验目的提出探究的不同方案。根据实验方案明确实验过程中需要记录的数据，设计表格，记录数据。碰撞有各种不同的方式，要达到一个共性的规律，各种碰撞都应该涉及。但斜碰又不好操作，所以本实验只研究了一维碰撞的各种情况：不同质量的物体间的碰撞；不同能量损耗的碰撞。使同学们有一个动量守恒定律普遍适用的印象。
实验数据的处理方法是实验的一个重要目的，所以最后设计了一个典例探究，考查、训练学生的处理数据的能力。
台球的各种花式打法
一维碰撞：
碰撞前后两个物体都在同一直线上运动。
3. 各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。
2. 速度的测量：v ＝Δx /Δt ，式中 Δx 为滑块(挡光片)的宽度， Δt 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
1. 质量的测量：用天平测量。
如图把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。可以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。
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（如下图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
两物体质量与速度的乘积之和，即
m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′ 是否成立？
或者质量与速度平方乘积之和即
m1v12 + m2v22 = m1v1′2 + m2v2′2 是否成立？
还是有其他的可能？
或者 成立？
方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 ( 两个 )、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。
方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥。
不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：
1. 用天平测相关质量；
2. 安装实验装置；
3. 使物体发生碰撞；
4. 测量或读出相关物理量，计算有关速度；
5. 改变碰撞条件，重复步骤 3、4；
6. 进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量；
7. 整理器材，结束实验。
1．实验数据的处理
为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后探究不变量。
经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
2. 实验结论
1．保证两物体发生的是一维碰撞，即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。
2．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平。
3．若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。
4．碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求。
某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不变量。实验仪器如图所示
实验过程：
(1) 调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作；
(2) 在滑块 1 上装上挡光片并测出其长度 L；
(3) 在滑块 2 的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)；
(4) 用天平测出滑块 1 和滑块 2 的质量 m1、m2；
(5) 把滑块 1 和滑块 2 放在气垫导轨上，让滑块 2 处于静止状态 ( v2 ＝ 0 )，用滑块 1 以初速度 v1 与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块 1 的挡光片碰前通过光电门的遮光时间 t1 和碰后通过光电门的遮光时间 t2；
(6) 先根据 v ＝ L/t 计算滑块 1 碰撞前的速度 v1 及碰后两者的共同速度 v；再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较大小。
次数 滑块 1 滑块 2 碰前质量×速度 碰后质量×速度
v1 v v2 v m1v1 m2v2 (m1＋m2)v
1 0.290 0.184 0 0.184
2 0.426 0.269 0 0.269
碰前、碰后质量×速度大小并不完全相等，产生误差的原因是：
请完成以上表格。
实验数据：m1＝ 0.324 kg m2＝ 0.181 kg L＝1.00×10－3 m
速度单位：m/s
次数 滑块 1 滑块 2 碰前质量×速度 碰后质量×速度
v1 v v2 v m1v1 m2v2 (m1＋m2)v
1 0.290 0.184 0 0.184
2 0.426 0.269 0 0.269
0.094
0
0.093
0.138
0.136
0
测量时间、距离等存在误差，由于阻力、气垫导轨水平等造成误差
【答案】
基本思路
(一维碰撞)
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？
需要考虑
的问题
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)
