弹性正碰（一动碰一静）

实验目的

掌握一动碰一静弹性正碰的碰后速度公式，分析不同质量比下的运动情况。

实验原理

弹性正碰满足动量守恒 m1v0 = m1v1 + m2v2 和动能守恒 1/2 m1v0² = 1/2 m1v1² + 1/2 m2v2²，解得 v1 = (m1 − m2)v0/(m1 + m2)，v2 = 2m1v0/(m1 + m2)。

实验器材

• 运动物体 m1（初速度 v0）
• 静止物体 m2
• 光滑水平面
• 质量与速度的数值显示

实验步骤

1. 观察 m1、m2 的质量和 m1 的初速度 v0。
2. 取 m1 = m2，运行动画，记录碰后速度。
3. 取 m1 > m2，运行动画，记录碰后速度。
4. 取 m1 < m2，运行动画，记录碰后速度。
5. 用公式计算碰后速度，并与动画结果对照。

实验现象与结论

m1 = m2 时，两物体交换速度，m1 停下；m1 > m2 时，两物体都向前运动；m1 < m2 时，m1 被反弹，m2 向前运动；m2 远大于 m1 时，m1 几乎以原速率反弹。各情况下总动量和总动能均不变。

常见问题

弹性碰撞碰后速度公式怎么得到？

联立动量守恒和动能守恒方程，解出 v1 和 v2，其中 v0 为碰前速度。

m1 < m2 时 m1 为什么会反弹？

此时 m1 − m2 < 0，所以 v1 为负，表示方向与原运动方向相反。