第1講實驗：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難點突破重點難點突破第第1講講 實驗：探究碰撞中的不變量實驗：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動，即一維碰撞兩物體碰撞前后沿同一條直線運動，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：怎樣測量兩個物體在碰撞前后的速度怎樣測量兩個物體在碰撞前后的速度?注意：注意：速度方速度方向同向為正，向同向為正，反向為負反向為負知識梳理知識梳理知識

2、梳理知識梳理儀器介紹：儀器介紹：氣墊導軌和光電門氣墊導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)過光電門的時間光電門測速：測出滑塊的擋光片經(jīng)過光電門的時間t，氣墊導軌氣墊導軌碰撞滑塊碰撞滑塊光電門光電門L知識梳理知識梳理則滑塊勻速運動的速度為則滑塊勻速運動的速度為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機械能守恒可得速度為機械能守恒可得速度為上升高度上升高度知識梳理知識梳理橡皮泥橡皮泥 打點計時器測速：測出相鄰計數(shù)點間的距離打點計時器測速：測出相鄰計數(shù)點間的距離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軌傾斜，小車勻速下滑導軌傾斜，小車勻速下滑知識梳理知識梳理 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，設頻閃時間間隔為前后的位置情況，設頻閃時間間隔為t，可得速，可得速度為度為vA=xA/ t測速原理測速原理4知識梳理知識梳理碰撞可能有很多情形碰撞可能有很多情形1、兩個質量相同的物體相碰撞，兩個質量相差懸殊的物體、兩個質量相同的物體相碰撞，兩個質量相差懸殊的物體 相碰撞相碰撞.2、兩個速度大小相同、方向相反的物體相碰撞，一個運動、兩個速度大小相同、方向相反的物體相碰撞，一

4、個運動 物體與一個靜止物體相碰撞物體與一個靜止物體相碰撞.3、碰撞時可能中間通過彈簧接觸，碰后分開，碰后也可能、碰撞時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.知識梳理知識梳理實驗分析實驗分析22112211vmvmvmvm實驗結果實驗結果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：知識梳理知識梳理/AABBAABBm Ltm Ltm Ltm Lt例例1、如圖所示，利用氣墊導軌和光電門研究碰撞中的不變量，、如圖所示，利用氣墊導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，兩滑塊質量分別為，兩滑塊質量分別為mA和和mB,開始時滑塊開始時滑塊A和和B相向運動，經(jīng)過光電門的時間各自為相向運動，經(jīng)過光電門的時間各自為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)過右側光電門，如果實驗中測出碰經(jīng)過右側光電門，如果實驗中測出碰撞前后兩滑塊的質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系式是寫出所滿足的關系式是_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

6、量和速度乘積之和兩滑塊的質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、某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞中的不變量的實驗：、某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞中的不變量的實驗： 在小車在小車A的的前端粘有橡皮泥，推動小車前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動使之做勻速運動. 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)做勻速運動，他設計的裝置如圖所示碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設計的裝置如圖所示. 在小車在小車A后連著紙后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為帶，電磁打點計時器電源頻率為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)若已得到打點紙帶如圖所示，并測得各計數(shù)點間距標在圖上，若已得到打點紙帶如圖所示，并測得各計數(shù)點間距標在圖上，A為運動起始的為運動起始的第一點，則應選第一點，則應選_段來計算段來計算A的碰前速度，應選的碰前速度，應選_段來計算段來計算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的質量的質量m1=0.40kg，小車，小車B的質量的質量m2=0.20kg, 由以上測量結果可得由以上測量結果可得碰前總動量為碰前總動量為_kgm/s，碰后總動量

8、為，碰后總動量為_kgm/s .BCDE0.4200.417平衡摩擦力平衡摩擦力解析解析選擇打點均勻的紙帶選擇打點均勻的紙帶110.50 0.01m1.05m/s55 0.02sBCsvT26.95 0.01m0.695m/s55 0.02sDEsvT碰前總動量碰前總動量p1 =mAv1= 0.420 kgm/sp2 =(mA+mB)v2= 0.417 kgm/s碰后總動量碰后總動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軌上相向運動發(fā)生碰撞兩滑塊在同一光滑的水平直導軌上相向運動發(fā)生碰撞(碰撞時間碰撞時間極短極短). 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. 已知閃光的時間間隔為已知閃光的時間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時間極短，在這而閃光本身持續(xù)時間極短，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，且第一次閃光時，滑塊刻度范圍內，且第一次閃光時，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)實驗探究中得到的碰撞前后質量和速度乘積之和處，試根據(jù)實驗探究中得到的碰撞前后質量和速度乘積之和保持不變的結論判斷下述問題：保持不變的結論判斷下述問題： (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間碰撞發(fā)生在第一次閃光后多少時間?(

10、3)兩滑塊的質量之比等于多少兩滑塊的質量之比等于多少?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起點(1)4次閃光，次閃光，B滑塊只留下兩個影像，說明了什么滑塊只留下兩個影像，說明了什么?A起點起點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反彈做勻速運動反彈做勻速運動速度速度 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， 時間時間 t=10cm/ vA=0.5 tA第一次閃光到碰撞后時間第一次閃光到碰撞后

11、時間 t= t- t=0.5 t典例分析典例分析解得：解得：mA:mB=2:3解析解析起點起點A起點起點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間第一次閃光到碰撞的時間 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軌上相向運動發(fā)生碰撞兩滑塊在同一光滑的水平直導軌上相向運動發(fā)生碰撞(碰撞時間碰撞時間極短極短). 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. 已知閃光的時間間隔為已知閃光的時間間隔為t，而閃光本身持續(xù)時間極短，在這而閃光本身持續(xù)時間極短，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，且第一次閃光時，滑塊刻度范圍內，且第一次閃光時，滑塊A恰好通過恰好通過x=55 cm處，滑塊處，滑塊B