高中物理第一章碰撞与动量守恒1.1碰撞

第一章碰撞与动量守恒1碰撞

1/49一、碰撞现象1.碰撞:做相对运动两个(或几个)物体相遇而发生_________,在很短时间内,它们_________会发生显著改变过程。2.实例:击球、子弹中靶、重物坠地等。相互作用运动状态2/49二、探究碰撞前后物体动能改变1.试验装置:_________,数字计时器,导轨上附有滑片和_______、滑块上装有_______和弹簧片。气垫导轨光电门挡光条3/492.探究过程:4/49(1)先用_____分别测出带弹簧片滑块1、滑块2质量m1、m2,然后用手推进滑块1使其取得初速度v1,与静止滑块2相碰(相碰时,两弹簧片要_____),测定碰撞前、后两滑块_________,算出相关数据,填入表中。天平正对速度大小5/49(2)再换用不带弹簧片两滑块按照上面步骤进行实验,并读取试验数据,填入表中。(3)将滑块上弹簧片换成_______,用_____分别测出滑块1、滑块2质量;使有橡皮泥两端_____,让滑块1与滑块2相碰,测算出相关数据,并填入表中。橡皮泥天平正对6/49碰撞前、后动能计算7/49三、碰撞分类(1)弹性碰撞:碰撞前后总动能_____碰撞。(2)非弹性碰撞:碰撞后总动能_____碰撞。(3)完全非弹性碰撞:两物体碰撞后粘在一起,以相同_____运动碰撞。不变降低速度8/49知识点一、探究碰撞中不变量和动能改变思索探究:1.利用气垫导轨进行试验时,应注意什么问题?2.怎样计算滑块经过光电门速度。9/49【归纳总结】1.试验原理:(1)一维碰撞:两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动碰撞。10/49(2)探究碰撞中不变量和动能改变:在一维碰撞情况下,设两个物体质量分别为m1、m2,碰撞前速度分别为v1、v2,假如速度方向与我们要求方向一致取正值,相反取负值,依次探究以下关系是否成立:11/49①m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′②m1+m2=m1v1′2+m2v2′212/49(3)试验方案设计:方案一:用气垫导轨完成两个滑块一维碰撞试验装置如图所表示。不一样质量能够经过在滑块上加重物方法实现。13/49①质量测量:用天平测量。②速度测量:v=,式中Δx为滑块上挡光板宽度,Δt为数字计时显示器显示滑块挡板经过光电门时间。③各种碰撞情景:滑块上装弹性片、贴胶布或橡皮泥等,到达碰撞后弹开或粘在一起效果。14/49a.在两滑块相碰端面装上弹性碰撞架(如图甲),能够得到能量损失很小碰撞;b.在滑块碰撞端贴胶布,能够增大碰撞时能量损失;c.在两个滑块碰撞端分别装撞针和橡皮泥,碰撞时撞针插入橡皮泥中,把两个滑块连接成一体运动(图乙),这么碰撞中能量损失很大。15/4916/49方案二:利用小车在光滑桌面碰撞另一个静止小车实现一维碰撞情况17/49静止小车上装上橡皮泥,运动小车上装上撞针,让它们碰撞后粘在一起。①质量测量:用天平测量。②利用打点计时器统计小车碰撞前后运动情况,依据纸带上点迹求速度。18/492.试验过程:(1)用天平测量相关碰撞物体质量m1、m2,填入预先设计好表格中。(2)安装试验装置。(3)使物体发生碰撞。(4)测量或读出碰撞前后相关物理量,计算对应速度,填入预先设计好表格中。19/49(5)改变碰撞条件,重复步骤(3)、(4)。(6)进行数据处理,经过分析比较,得出碰撞中“不变量”和动能改变量。(7)整理器材,结束试验。20/49试验中统计数据用表格:碰撞前碰撞后质量m/kgm1m2m1m2速度v/(m·s-1)v1v2v′1v′2mv/(kg·m·s-1)m1v1+m2v2m1v′1+m2v′221/49碰撞前碰撞后mv2/(kg·m2·s-2)/(m·s-1·kg-1)其它可能猜测试验得出结论22/49【误差分析】1.系统误差:(1)碰撞是否为一维碰撞,设计试验方案时应确保碰撞为一维碰撞。(2)碰撞中其它力(比如,摩擦力、空气阻力等)影响带来误差。试验中要合理控制试验条件,防止去碰撞时相互作用力外其它力影响物体速度。23/492.偶然误差:测量和读数准确性带来误差,试验中应规范测量和读数,同时增加测量次数,取平均值,尽可能减小偶然误差影响。24/49【注意事项】1.前提条件:应确保碰撞两物体发生是一维碰撞,即两个物体碰撞前沿同一直线运动,碰撞后仍沿同一直线运动。25/492.方案提醒:(1)若利用气垫导轨进行试验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平。(2)若利用摆球进行试验,两小球静放时球心应在同一水平线上,且刚好接触,摆线竖直,将小球拉起后,两条摆线应在同一竖直平面内。3.探究结论:寻找不变量必须在各种碰撞情况下都不改变,才符合要求。26/49【典例探究】【典例】某同学利用以下试验器材,设计了一个碰撞试验来寻找碰撞前后不变量:打点计时器、低压交流电源(频率为50Hz)、纸带、表面光滑长木板、带撞针小车A、带橡皮泥小车B、天平。27/49该同学设计试验步骤以下:A.用天平测出小车A质量为mA=0.4kg,小车B质量为mB=0.2kgB.更换纸带重复操作三次C.小车A靠近打点计时器放置,在车后固定纸带,把小车B放在长木板中间D.把长木板平放在桌面上,在一端固定打点计时器,连接电源28/49E.接通电源,并给小车A一定初速度vA(1)请将以上步骤按操作先后次序排列出来________。(2)打点计时器打下纸带中,比较理想一条如图所表示,依据这些数据完成下表。29/49碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量/kg速度/(m·s-1)/(m·s-1·kg-1)mv/(kg·m·s-1)mv2/(kg·m2·s-2)30/49(3)依据以上数据猜测碰撞前后不变量表示式为_____________________。31/49【正确解答】(1)按照先安装,后试验,最终重复次序,该同学正确试验步骤为ADCEB。(2)碰撞前后均为匀速直线运动,由纸带上点迹分布求出速度。碰后小车A、B合为一体,求出AB整体共同速度。注意打点计时器频率为50Hz,打点时间间隔为0.02s,经过计算得下表。32/49碰撞前碰撞后A车B车AB整体质量/kg0.40.20.6速度/(m·s-1)3.002.0/(m·s-1·kg-1)7.503.3mv/(kg·m·s-1)1.201.2mv2/(kg·m2·s-2)3.602.433/49(3)由表中数值可看出mv一行中数值相同,可猜测碰撞前后不变量表示式为mAvA+mBvB=(mA+mB)v。答案:(1)ADCEB

(2)见正确解答(3)mAvA+mBvB=(mA+mB)v34/49【过关训练】用天平、气垫导轨(带光电计时器和两个滑块)探究物体间发生相互作用时不变量,本试验可用自动摄影机代替打点计时器(闪光频率为10Hz),步骤方法以下:35/49(1)用天平称出两滑块质量mA=0.10kg,mB=0.20kg,放在水平气垫上(导轨上标尺最小分度为1cm,滑块可看作质点)。(2)碰撞前后连续三次闪光拍照得到图中a、b、c所表示照片。请你依据图示数据探究物体间发生相互作用时不变量。36/49【解析】由题图a、b可确定A速度为

=0.6m/s则mAvA=0.1×0.6kg·m/s=6×10-2kg·m/s从题图b、c看出滑块A与B靠近到发生碰撞需t2=s=2.5×10-2s37/49所以A与B碰后回到7.0cm位置,历时t2′=(0.1-2.5×10-2)s=7.5×10-2s所以,求出vA′=m/s=-0.2m/svB′=m/s=0.4m/s38/49所以碰撞后:mAvA′+mBvB′=6×10-2kg·m/s由以上计算可得:mAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′答案:mAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′39/49【赔偿训练】(多项选择)用如图所表示装置探究碰撞中不变量时,必须注意事项是(

)A.A抵达最低点时,两球球心连线能够不水平B.A抵达最低点时,两球球心连线要水平C.屡次测量减小误差时,A球必须从同一高度下落D.屡次测量减小误差时,A球必须从不一样高度下落40/4941/49【解析】选B、C。本题考查了探究碰撞过程中不变量,意在考查学生了解能力。要确保一维对心碰撞,必须在碰撞时球心在同一高度;屡次测量求平均值,必须确保过程重复性,A球必须从同一高度下落。故选项B、C正确,A、D错误。42/49知识点二、碰撞分类思索探究:依据上述试验中系统动能改变情况请思索:(1)碰撞可分为哪几个情况?(2)不一样碰撞中动能改变情况有什么不一样?43/49【归纳总结】碰撞过程特点:(1)时间特点:碰撞现象中,相互作用时间极短,相对物体全过程可忽略不计。(2)运动特点:在碰撞过程中,系统内力远大于外力,各物体运动状态发生显著改变。44/49(3)位移特点:在碰撞过程中,因为在极短时间内物体速度发生突变,物体发生位移极小,可认为碰撞前后物体处于同一位置。(4)能量特点:弹性碰撞前后系统动能不变,非弹性碰撞前后系统总动能降低,完全非弹性碰撞前后系统降低动能最多。45/49【典例探究】【典例】以下物体发生碰撞属于弹性碰撞是(

)A.钢球A与钢球BB.钢球A与橡皮泥球BC.橡皮泥球A与橡皮泥球BD.木球A与钢球B46/49【解析】选A。钢球A与钢球B发生碰撞,形变能够恢复,属于弹性碰撞,A对;钢球A与橡皮泥球B、橡皮泥球A与橡皮泥球B碰撞,形变不能恢复,即碰后粘在一起,是完全非弹性碰撞,B、C错;