第1讲 实验：探究碰撞中的不变量修改后.ppt

高中物理同步系列精品课程·重点难点突破 高考物理二轮复习专题 第1讲 实验：探究碰撞中的不变量 最简单的碰撞情形： A、B两物体碰撞前后沿同一条直线运动，即一维碰撞. 那么，碰撞前后存在什么不变量呢? 猜想： 思考：怎样测量两个物体在碰撞前后的速度? 注意：速度方向同向为正，反向为负 知识梳理 知识梳理 仪器介绍：气垫导轨和光电门 测速原理1 光电门测速：测出滑块的挡光片经过光电门的时间t， 气垫导轨 碰撞滑块 光电门 L 知识梳理 则滑块匀速运动的速度为v=L/t 单摆测速：测出摆角θ和β， 橡皮泥 θ β 保证两绳等长L 测速原理2 机械能守恒可得速度为 上升高度 知识梳理 橡皮泥 打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离△x，可得速度为 v =△x/ △ t 测速原理3 平衡摩擦力 导轨倾斜，小车匀速下滑 知识梳理 频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为△t，可得速度为 vA=xA/ △ t 测速原理4 知识梳理 碰撞可能有很多情形 1、两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体 相碰撞. 2、两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动 物体与一个静止物体相碰撞. 3、碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开，碰后也可能 粘在一起不再分开…… 寻找的不变量：必须在各种碰撞的情况下都不改变. 知识梳理 实验分析 实验结果 A、B两物体碰撞前后的不变量为： 知识梳理 例1、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，已知挡光片的宽度为L，两滑块质量分别为mA和mB,开始时滑块A和B相向运动，经过光电门的时间各自为△tA和△tB，碰撞后，滑块B和A先后以△tB′和△tA′经过右侧光电门，如果实验中测出碰撞前后两滑块的质量和速度乘积之和保持不变，则可用题中条件写出所满足的关系式是_________________________________ 解析 滑块速度为v=L/△t 注意方向 碰撞前A、B反向 正方向 碰撞后A、B同向 两滑块的质量和速度乘积之和 典例分析 例2、某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞中的不变量的实验： 在小车A的 前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动. 然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图所示. 在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz. (1)长木板下垫着薄木片的作用是________________ (2)若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则应选______段来计算A的碰前速度，应选_______段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB”或“BC”或“CD”或“DE”). (3)已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0.20kg, 由以上测量结果可得碰前总动量为_______kg·m/s，碰后总动量为_______kg·m/s . BC DE 0.420 0.417 平衡摩擦力 解析 选择打点均匀的纸带 碰前总动量 p1 =mAv1= 0.420 kg·m/s p2 =(mA+mB)v2= 0.417 kg·m/s 碰后总动量 典例分析 例3、A、B两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间极短). 用闪光照相，闪光4次摄得的照片如图所示. 已知闪光的时间间隔为△t，而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0-80 cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过x=55 cm处，滑块B恰好通过x=70 cm处，试根据实验探究中得到的碰撞前后质量和速度乘积之和保持不变的结论判断下述问题： (1)碰撞发生在何处? (2)碰撞发生在第一次闪光后多少时间? (3)两滑块的质量之比等于多少? ——碰撞中的闪光照片研究 解析 起点 (1)4次闪光，B滑块只留下两个影像，说明了什么? A 起点 B 碰撞处 则唯一解释为碰撞处为60 cm,发生碰撞后B速度为0，停在碰撞处． (2)碰撞后A反弹做匀速运动 速度 vA′=20cm/ △t 第二次 第三次 第四次 A碰撞后到第二次闪光灯距离为10 cm， 时间 t′=10cm/ vA′=0.5 △t A第一次闪光到碰撞后时间 t= △t- t′=0.5 △t 典例分析 解得：mA:mB=2:3 解析 起点 A 起点 B 碰撞处 碰撞后A反弹速度 vA′=20cm/ △t 第二次 第三次 第四次 第一次闪光到碰撞的时间 t= 0.5 △t mAvA-mBvB=-mA vA′ 正方向 vA=5cm/ t vB=10cm/ t 碰撞前 典例分析 例3、A、B两滑块在同一光滑的水平直导