第1讲实验：探究碰撞中的不变量修改后

1、高中物理同步系列精品课程高中物理同步系列精品课程重点难点突破重点难点突破第第1讲讲 实验：探究碰撞中的不变量实验：探究碰撞中的不变量最简单的碰撞情形：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那么，碰撞前后存在什么不变量呢?22112211vmvmvmvm222211222211vmvmvmvm22112211vmvmvmvm猜想：猜想：思考：思考：怎样测量两个物体在碰撞前后的速度怎样测量两个物体在碰撞前后的速度?注意：注意：速度方速度方向同向为正，向同向为正，反向为负反向为负知识梳理知识梳理知识

2、梳理知识梳理仪器介绍：仪器介绍：气垫导轨和光电门气垫导轨和光电门测速原理测速原理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，气垫导轨气垫导轨碰撞滑块碰撞滑块光电门光电门L知识梳理知识梳理则滑块匀速运动的速度为则滑块匀速运动的速度为v=L/t单摆测速：测出摆角单摆测速：测出摆角和和，橡皮泥橡皮泥保证两绳保证两绳等长等长L测速原理测速原理2(1cos )hL2(1cos )vgL机械能守恒可得速度为机械能守恒可得速度为上升高度上升高度知识梳理知识梳理橡皮泥橡皮泥 打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离打点计时器测速：测出相邻计数点间的距离x，可得

3、，可得速度为速度为v =x/ t测速原理测速原理3平衡摩擦力平衡摩擦力导轨倾斜，小车匀速下滑导轨倾斜，小车匀速下滑知识梳理知识梳理 频闪照片测速：分析频闪照片中频闪照片测速：分析频闪照片中A、B滑块碰撞滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为前后的位置情况，设频闪时间间隔为t，可得速，可得速度为度为vA=xA/ t测速原理测速原理4知识梳理知识梳理碰撞可能有很多情形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、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、两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一

4、个运动 物体与一个静止物体相碰撞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、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.知识梳理知识梳理实验分析实验分析22112211vmvmvmvm实验结果实验结果A、B两物体碰撞前后的不变量为：两物体碰撞前后的不变量为：知识梳理知识梳理/AABBAABBm Ltm Ltm Ltm Lt例例1、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，、如图所示，利用气垫导轨和光电门研究碰撞中的不变量，

5、已知挡光片的宽度为已知挡光片的宽度为L，两滑块质量分别为，两滑块质量分别为mA和和mB,开始时滑块开始时滑块A和和B相向运动，经过光电门的时间各自为相向运动，经过光电门的时间各自为tA和和tB，碰撞后，滑，碰撞后，滑块块B和和A先后以先后以tB和和tA经过右侧光电门，如果实验中测出碰经过右侧光电门，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写出所满足的关系式是_解析解析滑块速度为滑块速度为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同向同向两滑块的质

6、量和速度乘积之和两滑块的质量和速度乘积之和典例分析典例分析/ +/AABBm Ltm Lt/-/AABBm Ltm Lt例例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：、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： 在小车在小车A的的前端粘有橡皮泥，推动小车前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动使之做匀速运动. 然后与原来静止在前方的小车然后与原来静止在前方的小车B相相碰并粘合成一体，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. 在小车在小车A后连着纸后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为带，电磁打点计时器电源频率为50 H

7、z.(1)长木板下垫着薄木片的作用是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，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为运动起始的为运动起始的第一点，则应选第一点，则应选_段来计算段来计算A的碰前速度，应选的碰前速度，应选_段来计算段来计算A和和B碰后碰后的共同速度的共同速度(以上两格填以上两格填“AB”或或“BC”或或“CD”或或“DE”).(3)已测得小车已测得小车A的质量的质量m1=0.40kg，小车，小车B的质量的质量m2=0.20kg, 由以上测量结果可得由以上测量结果可得碰前总动量为碰前总动量为_kgm/s，碰后总动量

8、为，碰后总动量为_kgm/s .BCDE0.4200.417平衡摩擦力平衡摩擦力解析解析选择打点均匀的纸带选择打点均匀的纸带110.50 0.01m1.05m/s55 0.02sBCsvT26.95 0.01m0.695m/s55 0.02sDEsvT碰前总动量碰前总动量p1 =mAv1= 0.420 kgm/sp2 =(mA+mB)v2= 0.417 kgm/s碰后总动量碰后总动量典例分析典例分析例例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(碰撞时间碰撞时间极短极短). 用闪光照相，闪光用闪光照相，闪光4次摄得的照片如图所示次摄得

9、的照片如图所示. 已知闪光的时间间隔为已知闪光的时间间隔为t，而闪光本身持续时间极短，在这而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，次闪光的瞬间，A、B两滑块均在两滑块均在0-80 cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过恰好通过x=55 cm处，滑块处，滑块B恰恰好通过好通过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：保持不变的结论判断下述问题： (1)碰撞发生在何处碰撞发生在何处?(2)碰撞发生在第一次闪光后多少时间碰撞发生在第一次闪光后多少时间?(

10、3)两滑块的质量之比等于多少两滑块的质量之比等于多少?碰撞中的闪光照片研究碰撞中的闪光照片研究解析解析起点起点(1)4次闪光，次闪光，B滑块只留下两个影像，说明了什么滑块只留下两个影像，说明了什么?A起点起点B碰撞处碰撞处则唯一解释为碰撞处为则唯一解释为碰撞处为60 cm,发生碰撞后发生碰撞后B速度为速度为0，停在碰撞处，停在碰撞处(2)碰撞后碰撞后A反弹做匀速运动反弹做匀速运动速度速度 vA=20cm/ t第二次第二次第三次第三次第四次第四次A碰撞后到第二次闪光灯距离为碰撞后到第二次闪光灯距离为10 cm， 时间时间 t=10cm/ vA=0.5 tA第一次闪光到碰撞后时间第一次闪光到碰撞后

11、时间 t= t- t=0.5 t典例分析典例分析解得：解得：mA:mB=2:3解析解析起点起点A起点起点B碰撞处碰撞处碰撞后碰撞后A反弹速度反弹速度 vA=20cm/ t第二次第二次第三次第三次第四次第四次第一次闪光到碰撞的时间第一次闪光到碰撞的时间 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两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞两滑块在同一光滑的水平直导轨上相向运动发生碰撞(碰撞时间碰撞时间极短极短). 用闪光照相，闪光用闪光照相，闪光4次摄得的照片如图所示次摄得的照片如图所示. 已知闪光的时间间隔为已知闪光的时间间隔为t，而闪光本身持续时间极短，在这而闪光本身持续时间极短，在这4次闪光的瞬间，次闪光的瞬间，A、B两滑块均在两滑块均在0-80 cm刻度范围内，且第一次闪光时，滑块刻度范围内，且第一次闪光时，滑块A恰好通过恰好通过x=55 cm处，滑块处，滑块B