研究物体碰撞前后的动能变化

实验目的

比较碰撞前后系统总动能的变化，区分不同类型的碰撞。

实验原理

碰撞中系统动量守恒。动能 Ek = ½mv²。弹性碰撞中总动能不变；非弹性碰撞中总动能减小，减少的部分转化为内能等；两物体碰后共速的完全非弹性碰撞，动能损失最大。例如质量为 m1、m2 的两球发生弹性正碰，m2 初始静止，则 v1′ = (m1 − m2)v1/(m1 + m2)，v2′ = 2m1v1/(m1 + m2)。

实验器材

• 两个可碰撞的物体（小球或滑块）
• 质量设置
• 初速度设置
• 碰撞类型选项
• 速度和动能的数据显示

实验步骤

1. 设置两物体的质量和初速度，记录碰前速度。
2. 选择弹性碰撞，运行演示，读取碰后速度。
3. 计算碰撞前后的总动量和总动能并比较。
4. 改为非弹性或完全非弹性碰撞，重复上述操作。
5. 改变质量比再做几次，归纳规律。

实验现象与结论

所有碰撞中总动量都保持不变。弹性碰撞总动能不变；非弹性碰撞总动能减小；完全非弹性碰撞两物体共速，动能损失最大。碰撞中动能减少的部分转化为内能等其他形式的能。

常见问题

碰撞中动量一定守恒，动能也一定守恒吗？

不一定。只有弹性碰撞动能守恒；非弹性碰撞动能会减小。

什么是完全非弹性碰撞？

碰后两物体粘在一起以共同速度运动，这种碰撞动能损失最大。