第1講實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量修改后

1、高中物理同步系列精品課程高中物理同步系列精品課程重點(diǎn)難點(diǎn)突破重點(diǎn)難點(diǎn)突破第第1講講 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量最簡單的碰撞情形：最簡單的碰撞情形：A、B兩物體碰撞前后沿同一條直線運(yùn)動(dòng)，即一維碰撞兩物體碰撞前后沿同一條直線運(yùn)動(dòng)，即一維碰撞.那么，碰撞前后存在什么不變量呢那么，碰撞前后存在什么不變量呢?22112211vmvmvmvm222211222211vmvmvmvm22112211vmvmvmvm猜想：猜想：思考：思考：怎樣測量兩個(gè)物體在碰撞前后的速度怎樣測量兩個(gè)物體在碰撞前后的速度?注意：注意：速度方速度方向同向?yàn)檎?，向同向?yàn)檎?，反向?yàn)樨?fù)反向?yàn)樨?fù)知識(shí)梳理知識(shí)梳理知識(shí)

2、梳理知識(shí)梳理儀器介紹：儀器介紹：氣墊導(dǎo)軌和光電門氣墊導(dǎo)軌和光電門測速原理測速原理1 光電門測速：測出滑塊的擋光片經(jīng)過光電門的時(shí)間光電門測速：測出滑塊的擋光片經(jīng)過光電門的時(shí)間t，氣墊導(dǎo)軌氣墊導(dǎo)軌碰撞滑塊碰撞滑塊光電門光電門L知識(shí)梳理知識(shí)梳理則滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度為則滑塊勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v=L/t單擺測速：測出擺角單擺測速：測出擺角和和，橡皮泥橡皮泥保證兩繩保證兩繩等長等長L測速原理測速原理2(1cos )hL2(1cos )vgL機(jī)械能守恒可得速度為機(jī)械能守恒可得速度為上升高度上升高度知識(shí)梳理知識(shí)梳理橡皮泥橡皮泥 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速：測出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速：測出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x，可得

3、，可得速度為速度為v =x/ t測速原理測速原理3平衡摩擦力平衡摩擦力導(dǎo)軌傾斜，小車勻速下滑導(dǎo)軌傾斜，小車勻速下滑知識(shí)梳理知識(shí)梳理 頻閃照片測速：分析頻閃照片中頻閃照片測速：分析頻閃照片中A、B滑塊碰撞滑塊碰撞前后的位置情況，設(shè)頻閃時(shí)間間隔為前后的位置情況，設(shè)頻閃時(shí)間間隔為t，可得速，可得速度為度為vA=xA/ t測速原理測速原理4知識(shí)梳理知識(shí)梳理碰撞可能有很多情形碰撞可能有很多情形1、兩個(gè)質(zhì)量相同的物體相碰撞，兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的物體、兩個(gè)質(zhì)量相同的物體相碰撞，兩個(gè)質(zhì)量相差懸殊的物體 相碰撞相碰撞.2、兩個(gè)速度大小相同、方向相反的物體相碰撞，一個(gè)運(yùn)動(dòng)、兩個(gè)速度大小相同、方向相反的物體相碰撞，一

4、個(gè)運(yùn)動(dòng) 物體與一個(gè)靜止物體相碰撞物體與一個(gè)靜止物體相碰撞.3、碰撞時(shí)可能中間通過彈簧接觸，碰后分開，碰后也可能、碰撞時(shí)可能中間通過彈簧接觸，碰后分開，碰后也可能 粘在一起不再分開粘在一起不再分開 尋找的不變量：必須在各種碰撞的情況下都不改變尋找的不變量：必須在各種碰撞的情況下都不改變.知識(shí)梳理知識(shí)梳理實(shí)驗(yàn)分析實(shí)驗(yàn)分析22112211vmvmvmvm實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果A、B兩物體碰撞前后的不變量為：兩物體碰撞前后的不變量為：知識(shí)梳理知識(shí)梳理/AABBAABBm Ltm Ltm Ltm Lt例例1、如圖所示，利用氣墊導(dǎo)軌和光電門研究碰撞中的不變量，、如圖所示，利用氣墊導(dǎo)軌和光電門研究碰撞中的不變量，

5、已知擋光片的寬度為已知擋光片的寬度為L，兩滑塊質(zhì)量分別為，兩滑塊質(zhì)量分別為mA和和mB,開始時(shí)滑塊開始時(shí)滑塊A和和B相向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過光電門的時(shí)間各自為相向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過光電門的時(shí)間各自為tA和和tB，碰撞后，滑，碰撞后，滑塊塊B和和A先后以先后以tB和和tA經(jīng)過右側(cè)光電門，如果實(shí)驗(yàn)中測出碰經(jīng)過右側(cè)光電門，如果實(shí)驗(yàn)中測出碰撞前后兩滑塊的質(zhì)量和速度乘積之和保持不變，則可用題中條件撞前后兩滑塊的質(zhì)量和速度乘積之和保持不變，則可用題中條件寫出所滿足的關(guān)系式是寫出所滿足的關(guān)系式是_解析解析滑塊速度為滑塊速度為v=L/t 注意方向注意方向碰撞前碰撞前A、B反向反向正方向正方向碰撞后碰撞后A、B同向同向兩滑塊的質(zhì)

6、量和速度乘積之和兩滑塊的質(zhì)量和速度乘積之和典例分析典例分析/ +/AABBm Ltm Lt/-/AABBm Ltm Lt例例2、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)：、某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞中的不變量的實(shí)驗(yàn)： 在小車在小車A的的前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車前端粘有橡皮泥，推動(dòng)小車A使之做勻速運(yùn)動(dòng)使之做勻速運(yùn)動(dòng). 然后與原來靜止在前方的小車然后與原來靜止在前方的小車B相相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的裝置如圖所示碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，他設(shè)計(jì)的裝置如圖所示. 在小車在小車A后連著紙后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 H

7、z.(1)長木板下墊著薄木片的作用是長木板下墊著薄木片的作用是_ (2)若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，若已得到打點(diǎn)紙帶如圖所示，并測得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間距標(biāo)在圖上，A為運(yùn)動(dòng)起始的為運(yùn)動(dòng)起始的第一點(diǎn)，則應(yīng)選第一點(diǎn)，則應(yīng)選_段來計(jì)算段來計(jì)算A的碰前速度，應(yīng)選的碰前速度，應(yīng)選_段來計(jì)算段來計(jì)算A和和B碰后碰后的共同速度的共同速度(以上兩格填以上兩格填“AB”或或“BC”或或“CD”或或“DE”).(3)已測得小車已測得小車A的質(zhì)量的質(zhì)量m1=0.40kg，小車，小車B的質(zhì)量的質(zhì)量m2=0.20kg, 由以上測量結(jié)果可得由以上測量結(jié)果可得碰前總動(dòng)量為碰前總動(dòng)量為_kgm/s，碰后總動(dòng)量

8、為，碰后總動(dòng)量為_kgm/s .BCDE0.4200.417平衡摩擦力平衡摩擦力解析解析選擇打點(diǎn)均勻的紙帶選擇打點(diǎn)均勻的紙帶110.50 0.01m1.05m/s55 0.02sBCsvT26.95 0.01m0.695m/s55 0.02sDEsvT碰前總動(dòng)量碰前總動(dòng)量p1 =mAv1= 0.420 kgm/sp2 =(mA+mB)v2= 0.417 kgm/s碰后總動(dòng)量碰后總動(dòng)量典例分析典例分析例例3、A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間碰撞時(shí)間極短極短). 用閃光照相，閃光用閃光照相，閃光4次攝得的照片如圖所示次攝得

9、的照片如圖所示. 已知閃光的時(shí)間間隔為已知閃光的時(shí)間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這4次閃光的瞬間，次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在兩滑塊均在0-80 cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊A恰好通過恰好通過x=55 cm處，滑塊處，滑塊B恰恰好通過好通過x=70 cm處，試根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究中得到的碰撞前后質(zhì)量和速度乘積之和處，試根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究中得到的碰撞前后質(zhì)量和速度乘積之和保持不變的結(jié)論判斷下述問題：保持不變的結(jié)論判斷下述問題： (1)碰撞發(fā)生在何處碰撞發(fā)生在何處?(2)碰撞發(fā)生在第一次閃光后多少時(shí)間碰撞發(fā)生在第一次閃光后多少時(shí)間?(

10、3)兩滑塊的質(zhì)量之比等于多少兩滑塊的質(zhì)量之比等于多少?碰撞中的閃光照片研究碰撞中的閃光照片研究解析解析起點(diǎn)起點(diǎn)(1)4次閃光，次閃光，B滑塊只留下兩個(gè)影像，說明了什么滑塊只留下兩個(gè)影像，說明了什么?A起點(diǎn)起點(diǎn)B碰撞處碰撞處則唯一解釋為碰撞處為則唯一解釋為碰撞處為60 cm,發(fā)生碰撞后發(fā)生碰撞后B速度為速度為0，停在碰撞處，停在碰撞處(2)碰撞后碰撞后A反彈做勻速運(yùn)動(dòng)反彈做勻速運(yùn)動(dòng)速度速度 vA=20cm/ t第二次第二次第三次第三次第四次第四次A碰撞后到第二次閃光燈距離為碰撞后到第二次閃光燈距離為10 cm， 時(shí)間時(shí)間 t=10cm/ vA=0.5 tA第一次閃光到碰撞后時(shí)間第一次閃光到碰撞后

11、時(shí)間 t= t- t=0.5 t典例分析典例分析解得：解得：mA:mB=2:3解析解析起點(diǎn)起點(diǎn)A起點(diǎn)起點(diǎn)B碰撞處碰撞處碰撞后碰撞后A反彈速度反彈速度 vA=20cm/ t第二次第二次第三次第三次第四次第四次第一次閃光到碰撞的時(shí)間第一次閃光到碰撞的時(shí)間 t= 0.5 tmAvA-mBvB=-mA vA正方向正方向vA=5cm/ tvB=10cm/ t碰撞前碰撞前典例分析典例分析例例3、A、B兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞兩滑塊在同一光滑的水平直導(dǎo)軌上相向運(yùn)動(dòng)發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間碰撞時(shí)間極短極短). 用閃光照相，閃光用閃光照相，閃光4次攝得的照片如圖所示次攝得的照片如圖所示. 已知閃光的時(shí)間間隔為已知閃光的時(shí)間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這而閃光本身持續(xù)時(shí)間極短，在這4次閃光的瞬間，次閃光的瞬間，A、B兩滑塊均在兩滑塊均在0-80 cm刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊刻度范圍內(nèi)，且第一次閃光時(shí)，滑塊A恰好通過恰好通過x=55 cm處，滑塊處，滑塊B