2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量守恒定律習(xí)題課件12

定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量守恒定律習(xí)題課件

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練習(xí)：一勻質(zhì)細(xì)棒長為l

，質(zhì)量為m，可繞通過其端點O的水平軸轉(zhuǎn)動，如圖所示。當(dāng)棒從水平位置自由釋放后，它在豎直位置上與放在地面上的物體相撞。該物體的質(zhì)量也為m，它與地面的摩擦系數(shù)為

。相撞后物體沿地面滑行一距離s而停止。求相撞后棒的質(zhì)心C離地面的最大高度h，并說明棒在碰撞后將向左擺或向右擺的條件。定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量守恒定律CO解：分為三個階段進(jìn)行分析。第一階段是棒自由擺落，機(jī)械能守恒。（2）

式中

棒在碰撞后的角速度，它可正可負(fù)。

′取正值，表示碰后棒向左擺；反之，表示向右擺。定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量守恒定律用v表示物體碰撞后的速度第三階段是物體在碰撞后的滑行過程。物體作勻減速直線運(yùn)動，加速度由牛頓第二定律求得為（3）CO（1）把棒在豎直位置時質(zhì)心所在處取為勢能零點

第二階段是碰撞過程。因碰撞時間極短，自由的沖力極大，物體雖然受到地面的摩擦力，但可以忽略，系統(tǒng)所受的對轉(zhuǎn)軸O的外力矩為零，系統(tǒng)對O軸的角動量守恒。結(jié)論中央亮紋最亮，其寬度是其他亮紋的兩倍；其他亮紋的寬度相同；亮度逐級下降.(2)縫b

越小，條紋越寬。(3)波長

越大，條紋越寬。屏幕屏幕sin

/b0-/b-2/b-3/b2/b3/b

單縫上下移動，根據(jù)透鏡成像原理衍射圖不變.例、一束波長為

=5000?的平行光垂直照射在一個單縫上。a=0.5mm，f=1m(3)如果在屏幕上離中央亮紋中心為x=3.5mm處的P點為一亮紋，試求(a)該P(yáng)處亮紋的級數(shù)；(b)從P處看，對該光波而言，狹縫處的波陣面可分割成幾個半波帶？(b)當(dāng)k=3時，光程差狹縫處波陣面可分成7個半波帶。

例

一單縫，寬為a=0.1mm，縫后放有一焦距為50cm的會聚透鏡，用波長

=546.1nm的平行光垂直照射單縫，試求位于透鏡焦平面處的屏幕上中央明紋的寬度和中央明紋兩側(cè)任意兩相鄰暗紋中心之間的距離．如將單縫位置作上下小距離移動，屏上衍射條紋有何變化？解中央明紋寬度其它暗紋寬度移動，無變化

例1：如圖，一雷達(dá)位于路邊15m處，它的射束與公路成15度角.假如發(fā)射天線的輸出口寬度a=0.1m，發(fā)射的微波波長是18mm，則在它監(jiān)視范圍內(nèi)的公路長度大約是多少？解將雷達(dá)天線輸出口看成是發(fā)出衍射波的單縫，衍射波能量主要集中在中央明紋范圍內(nèi).根據(jù)暗紋條件例

設(shè)有一單色平面波斜射到寬度為a的單縫上（如圖），求各級暗紋的衍射角.解:由暗紋條件可討論:各級暗條紋,中央明條紋的位置的變化光程差=?

例：單縫寬a=0.5mm，波長0.5×10-9m。透鏡焦距f=0.5m,求（1）中央明紋的寬度，（2)第1級明紋