高一物理碰撞教案.doc

高一物理碰撞教案.doc碰撞

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动量守恒定律指出:若一个物体系所受合外力为零,则物体的总动量保持不变;若物体系所受合外力在某个方向的分量为零,则此物体系的总动量在该方向的分量守恒。
设在平直导轨上,两个滑块作对心碰撞,若忽略空气阻力,则在水平方向上就满足动量守恒定律成立的条件,即碰撞前后的总动量保持不变。
()
其中,、和、分别为滑块、在碰撞前后的速度。若分别测出式()中各量,且等式左右两边相等,则动量守恒定律得以验证。

只要满足动量守恒定律成立的条件,不论弹性碰撞还是非弹性碰撞,总动量都将守恒。但对动能在碰撞过程中是否守恒,还将与碰撞的性质有关。碰撞的性质通常用恢复系数表达:
()
式()中,为两物体碰撞后相互分离的相对速度,则为碰撞前彼此接近的相对速度。
(1)若相互碰撞的物体为弹性材料,碰撞后物体的形变得以完全恢复,则物体系的总动能不变,碰撞后两物体的相对速度等于碰撞前两物体的相对速度,即,于是,这类碰撞称为完全弹性碰撞。
(2)若碰撞物体具有一定的塑性,碰撞后尚有部分形变残留,则物体系的总动能有所损耗,转变为其他形式的能量,碰撞后两物体的相对速度小于碰撞前的相对速度,即于是,,这类碰撞称为非弹性碰撞。
(3)碰撞后两物体的相对速度为零,即或,两物体粘在一起以后以相同速度继续运动,此时,物体系的总动能损失最大,这类碰撞称为完全非弹性碰撞,它是非弹性碰撞的一种特殊情况。
三类碰撞过程中总动量均守恒,但总动能却有不同情况。由式()和()可求碰撞后的动能损失。①对于完全弹性碰撞,因
,故,即无动能损失,或曰动能守恒。②对于完全非弹性碰撞,因,故: ,即,动能损失最大。③对于非完全弹性碰撞,因,故动能损失介于二者之间,即:。
3. ,且的特定条件下,两滑块的对心碰撞。
(1)对完全弹性碰撞,,式()和()的解为
()
由式()可知,当两滑块质量相等,且第二滑块处于静止时,发生完全弹性碰撞的结果,使第一滑块静止下来,而第二滑块完全具有第一滑块碰撞前的速度,“接力式”地向前运动。若式()得到验证,则说明完全弹性碰撞过程中动量守恒,且,, 即动能亦守恒。
以上讨论是理想化的模型。若两滑块质量不严格相等、两挡光物的有效遮光宽度及也不严格相等,则碰撞前后的动量百分差为:
()
动能百分差为:
()
若及在其实验误差范围之内,则说明上述结论成立。
(2)对于完全非弹性碰撞,式()和()的解为:
()
若式()得证,则说明完全非弹性碰撞动量守恒,且,其动能损失最大,约为。
考虑到完全非弹性碰撞时可采用同一挡光物遮光,即有:。同样可求得其动量和动能百分差及分别为:
()
()
显然,其动能损失的百分误差则为:
()
若及在其实验误差范围内,则说明上述结论成立。

气垫导轨及附件(包括滑块及挡光框