《2025年金版新学案高中物理选择性必修第一册人教版》

【情境导入】如图为2024年冰壶世锦赛中国运动员推出冰壶时的情境，推出去的冰壶与前方一个静止的冰壶碰撞前、后在同一条直线上运动，猜想一下两个冰壶碰撞过程中的不变量可能是什么？

答案： 两个冰壶碰撞过程中的不变量可能是$mv$，也可能是$mv^{2}$，还可能是$\frac{v}{m}$等。

【教材梳理】（阅读教材P2-P4完成下列填空）
1. 质量不同小球的碰撞

如图所示，C球与B球大小相同，C球质量大于B球质量，用手拉起C球至某一高度后放开，撞击静止的B球。
(1) 现象：碰撞后B球获得____的速度，摆起的最大高度____C球被拉起时的高度。
(2) 结论：质量大的C球与质量小的B球碰撞后，B球得到的速度比C球碰撞前的速度____，两球碰撞前后的____并不相等。
(3) 猜想
① 两个物体碰撞前后动能之和可能不变；
② 两个物体碰撞前后速度与质量的乘积之和可能不变。
2. 滑轨上两辆小车的碰撞实验
(1) 实验装置：如图所示。

(2) 实验过程：两辆小车都放在滑轨上，用一辆运动的小车碰撞一辆静止的小车，碰撞后两辆小车粘在一起运动。小车的速度用滑轨上的____测量。
(3) 实验数据：表中$m_{1}$是运动小车的质量，$m_{2}$是静止小车的质量；$v$是运动小车碰撞前的速度，$v'$是碰撞后两辆小车的共同速度。

(4) 实验结论：实验中两辆小车碰撞前后，____并不相等，但是____之和却基本不变。

答案： 1.
(1)较大 大于
(2)大 速度之和 2.
(2)数字计时器
(4)动能之和 质量与速度的乘积

【师生互动】
某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来寻找物体相互作用过程中的“不变量”，实验装置如图所示，实验过程如下（“+”“-”表示速度方向）：
任务1. 使$m_{1}=m_{2}=0.25kg$，让运动的滑块1（质量为$m_{1}$）碰静止的滑块2（质量为$m_{2}$），碰后两个滑块分开，数据如表1。
表1

根据实验数据可推知，在误差允许的范围内：
(1) 碰前物体速度的矢量和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和；
(2) 碰前物体动能的和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和；
(3) 碰前物体质量与速度的乘积的矢量和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体质量与速度的乘积的矢量和。
任务2. 使$m_{1}=m_{2}=0.25kg$，让运动的滑块1（质量为$m_{1}$）碰静止的滑块2（质量为$m_{2}$），碰后两滑块一起运动，数据如表2。
表2

根据实验数据可推知，在误差允许的范围内：
(1) 碰前物体速度的矢量和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和；
(2) 碰前物体动能的和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和；
(3) 碰前物体质量与速度的乘积的矢量和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体质量与速度的乘积的矢量和。
任务3. 使$2m_{1}=m_{2}=0.5kg$，让运动的滑块1（质量为$m_{1}$）碰静止的滑块2（质量为$m_{2}$），碰后两滑块分开，数据如表3。
表3

根据实验数据可推知，在误差允许的范围内：
(1) 碰前物体速度的矢量和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体速度的矢量和；
(2) 碰前物体动能的和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体动能的和；
(3) 碰前物体质量与速度的乘积的矢量和____（填“等于”或“不等于”）碰后物体质量与速度的乘积的矢量和。
该同学还进行了其他情景的实验，最终在实验中发现的“不变量”是____。

答案： 任务1.
(1)等于
(2)等于
(3)等于
任务2.
(1)等于
(2)不等于
(3)等于
任务3.
(1)不等于
(2)不等于
(3)等于 质量与速度的乘积的矢量和