第1节 实验：探究碰撞中的不变量
1．明确探究物体碰撞中的不变量的基本思路。
2．会根据器材和实验目的设计实验方案。
3．能通过实验探究，分析总结碰撞中的不变量。
4．经历实验过程，培养动手能力和合作意识。
一、实验的基本思路
1．两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。在这种碰撞中，与物体运动有关的物理量有物体的质量和速度。
2．我们寻找的物理量必须在各种碰撞的情况下都不改变，这样才称得上是“不变量”。
二、实验方案
质量可以用天平测量，本实验要解决的主要问题是怎样保证物体沿同一直线运动和怎样测量物体的速度。
方案一：利用气垫导轨实现一维碰撞，利用与之配套的光电计时装置迅速测量两个滑块碰撞前后的速度。实验装置如图甲所示。
(1)速度的测量
v＝，式中Δx为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间。
(2)各种碰撞情景
两滑块的碰撞端装上弹性碰撞架，或贴胶布，或分别装上撞针和橡皮泥等，达到碰撞后弹开或连在一起的效果。
方案二：利用等长悬线悬挂等大小的球实现一维碰撞。如图乙所示。
(1)速度的测量：可以通过测量小球被拉起时偏离竖直方向的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度的大小；测量碰撞后小球摆起时偏离竖直方向的最大角度，从而算出碰撞后对应小球的速度的大小。
(2)不同碰撞情况的实现：用碰撞端贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失。
方案三：利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞。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并连接在首先运动的小车后面。通过纸带测出两小车碰撞前后的速度。如图丙所示。
(1)速度(大小)的测量：v＝，Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量。Δt为小车经过Δx所用的时间，可由打点时间间隔算出。
(2)粘合碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。
判一判
(1)利用摆球进行探究实验(方案二)时，为保证一维碰撞，可使两等大且静止时等高的摆球一动碰一静、球心对球心相撞。( )
(2)利用打点计时器进行探究实验(方案三)时，可以通过平衡摩擦力达到与光滑桌面相同的效果。( )
(3)数据处理时可以不关注速度的方向。( )
提示：(1)√ (2)√ (3)×
