内容正文:
第一章 碰撞与动量守恒
第一节 碰撞
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1.知道碰撞的概念,碰撞的分类及分类依据.
2.会分析碰撞中动能的变化.
3.会通过实验探究碰撞中的不变量.
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一、碰撞现象
做相对运动的两个(或几个)物体相遇而发生相互作用,在很短时间内,它们的运动________发生显著变化,这一过程叫做碰撞.
二、碰撞的分类
1.弹性碰撞:碰撞过程中机械能________,即碰撞前后系统的总动能________.
状态
守恒
相等
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2.非弹性碰撞:碰撞过程中机械能____________,碰撞后系统的总动能________碰撞前系统的总动能.
3.完全非弹性碰撞:碰撞后两物体黏合在一起,具有________的速度,这种碰撞系统的动能损失最大.
不守恒
小于
相同
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某同学利用两个半径相同的小球及斜槽探究碰撞中的不变量,主要步骤如下:
(1)用天平测出两个小球的质量m1=32.6 g、m2=20.9 g,记下斜槽末端在水平面上的投影O.
(2)不放置被碰小球,让入射小球m1从某位置由静止释放,记下m1的落地点P.
(3)把被碰小球m2放置于斜槽末端(如图所示),让小球m1从同一位置由静止释放,记下小球m1、m2的落地点M、N.
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(4)把被碰小球m2的左面贴上一小块胶布,然后重复步骤(3).
(5)测量各自的水平射程,记录在下表中:
OP OM ON
不贴胶布时 56.0 cm 12.5 cm 67.8 cm
贴胶布时 56.0 cm 20.4 cm 55.3 cm
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关于碰撞中的不变量,该同学有以下猜想:
A.v1=v1′+v2′;
B.m1v1=m1v1′+m2v2′;
C.eq \f(1,2)m1veq \o\al(2,1)=eq \f(1,2)m1v1′2+eq \f(1,2)m2v2′2.
其中,v1是不放置m2时入射小球做平抛运动的初速度,v1′、v2′是放置被碰小球时m1、m2做平抛运动的初速度.由实验数据经分析计算,判断哪一种猜想正确.
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[思路点拨]探究物理规律需要发散思维和层层逼近的方法,通常分三步:第一步明确探究目的,第二步选择实验仪器进行数据测量,第三步进行猜测、推理、判断.
解析:解题时要注意结合题目所给数据,对各猜想进行分析计算.解题关键是抓住不变量“时间”,将计算速度转换成计算位移,使计算过程大为简化.
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小球做平抛运动的水平位移x=vt,在本题中,各小球做平抛运动的时间都相等,所以v1=v1′+v2′与OP=OM+ON等价;m1v1=m1v1′+m2v2′与m1OP=m1OM+m2ON等价;eq \f(1,2)m1veq \o\al(2,1)=eq \f(1,2)m1v1′2+eq \f(1,2)m2v2′2与eq \f(1,2)m1(OP)2=eq \f(1,2)m1(OM)2+eq \f(1,2)m2(ON)2等价.
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(1)不贴胶布时:
OP=0.560 m
OM+ON=0.803 m
贴胶布时:
OP=0.560 m
OM+ON=0.757 m
所以,猜想A不正确.
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(2)不贴胶布时:
m1OP≈0.018 3 kg·m
m1OM+m2ON=0.0182 kg·m
贴胶布时:
m1OP≈0.0183 kg·m
m1OM+m2ON≈0.018 2 kg·m
上述两种情况下都可以认为m1OP=m1OM+m2ON,所以,猜想B正确.
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