碰撞一.目的要求1.用对心碰撞特例检验动量守恒定律;2.了解动量守恒和动能守恒的条件;3.熟练地使用气垫导轨及数字毫秒计
二.原理1.验证动量守恒定律动量守恒定律指出: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
1)其中,、和、分别为滑块、在碰撞前后的速度
若分别测出式(6
1)中各量,且等式左右两边相等,则动量守恒定律得以验证
2.碰撞后的动能损失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:(6
2)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用心爱心专心物体的相对速度,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
2)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,