科学探究：一维弹性碰撞

科学探究：一维弹性碰撞

本文将深入探讨物理学中的一维弹性碰撞现象。从动量守恒定律出发，详细分析不同类型的碰撞过程，并通过实验研究和理论推导，总结弹性碰撞的规律。通过具体例题，帮助读者理解碰撞过程中的动量和能量守恒原理。

文档简介

第3节 科学探究：一维弹性碰撞 动量守恒定律

一个系统不受外力或所受外力为零，这个系统的总动量保持不变。当系统内作用力远大于系统所受合外力时，外力对系统内部的动量传递影响不大，该系统动量近似认为守恒提醒：上节回顾

当系统的内力远大于外力时，物体间的碰撞动量是守恒的。问：动能会不会也守恒呢？

一、不同类型的碰撞：

碰撞过程中物体会发生形变，还会发热、发声，碰撞中有内能或其它形式能的产生，相互作用后，系统的动能减少。

碰撞中的相互作用力是弹力、电场力，碰撞中只有物体间动能、势能的转化，相互作用前后，系统的动能保持不变。

3、弹性碰撞:
1、非弹性碰撞:
2、完全非弹性碰撞:两个物体碰撞后结为一体，系统的动能减少最多

物理学中根据碰撞过程动能的损失情况将碰撞分为几类：“牛顿摇篮”演示实验视频

二、弹性碰撞的实验研究

三、弹性碰撞的规律

ABv1V1’V2’m1BAm2

如下图，A、B两球发生弹性碰撞，分析撞后速度情况。

动量守恒：
动能守恒：

①
②
③

联立①③两式得

弹性碰撞的规律

弹性碰撞的规律

分别求出下面四种情况的弹性碰撞两物体碰后的速度。

四：碰撞需要满足的三个条件：

碰撞的规律:
1.遵循动量守恒定律:
2.能量不会增加.
3.物体位置不突变.
4.碰撞只发生一次.
内力远大于外力.
只有弹性碰撞的动能守恒.但速度可以突变.
在没有外力的情况下,不是分离就是共同运动.

总结:(碰撞过程两物体产生的位移可忽略)

1、两个质量分别为300g和200g的物体在无摩擦的水平面上相向运动，速度分别为50cm/s和100cm/s.

⑴、如果两物体碰后结合在一起，求它们的末速度；
⑵、碰后损失的动能；
⑶、若是弹性碰撞，求每一物体的碰撞后速度。

2、质量为1kg，速度为6m/s的物体A，在光滑水平面上与质量为2kg，速度为2m/s的物体B发生碰撞，碰后A、B两物体的速度可能是

A、vA=5m/svB=2.5m/s
B、vA=-2m/svB=4m/s
A、vA=-4m/svB=7m/s
A、vA=7m/svB=1.5m/s

判断依据:在所给条件不足的情况下，碰撞结果有各种可能，但不管哪种结果必须同时满足以下三条：

(1)系统动量守恒，即p1+p2=p′1+p′2.
(2)系统动能不增加，即Ek1+Ek2≥E′k1+E′k2或
(3)符合实际情况，如果碰前两物体同向运动，则后面的物体速度必大于前面物体的速度，即v后>v前，否则无法实现碰撞.碰撞后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度，即v′前≥v′后，否则碰撞没有结束.如果碰前两物体相向运动，则碰后两物体的运动方向不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为零.

3．用轻弹簧相连的质量均为m=2㎏的A、B两物体都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量M=4㎏的物体C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者粘在一起