力學
非彈性碰撞
觀察小球幾乎不反彈,動能減少。
非彈性碰撞——互動式力學模擬。觀察小球幾乎不反彈,動能減少。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室,提供即時 SI 測量與分步引導教學。
非彈性碰撞
在非彈性碰撞中,動能不守恆。物體可能粘在一起,或以比彈性碰撞更慢的速度離開。
若外力可忽略,動量仍然守恆,但部分動能轉化爲內能(形變、熱量)。較低的恢復係數使碰撞明顯具有「粘性」。
- 碰撞前後動量守恆:Σp_before = Σp_after
- 碰撞後動能 KE_after < 碰撞前動能 KE_before
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面:探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定,以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
一個移動的球撞上一個較重的靜止球,然後它們一起離開。即使動能消失,動量仍守恆嗎?
預測權重
- 動量和動能均守恆
- 動量守恆,但動能不守恆
- 動量和動能都不守恆
可變角色
您設定的內容:
- 球的質量 A m₁ (kg)
- 球的質量 B m2 (kg)
- 球初速 A v₁ (m/s)
您測量的內容:
- 初始動量 p = m₁v₁ (kg·m/s)
- 碰撞後綜合速度 (m/s)
調查如何進行
- 開啟非彈性碰撞模擬並按重設。
- 啟用球 A 和球 B 上的 KE 探針。
- 在下面的每次試驗中設定球 A 的初始速度,按「開始」,並記錄兩個球碰撞後立即移動的共享速度。
控制方程
勢頭 — p = m·v
每次碰撞(包括這次碰撞)中守恆的量。球 B 開始靜止,因此撞擊前系統的總動量就是球 A 的動量 m₁v₁。
動能 — KE = ½·m·v²
與動量不同,動能在非彈性碰撞中並不守恆——比較碰撞前後的總 KE 可以顯示有多少能量會因變形和熱量而損失。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 展示您計算一次試驗的初始動量 p = m₁v₁ 的工作,並將其與同一試驗中的模擬讀數進行比較。
- 使用總質量 (m₁ + m2) 和動量守恆,預測最終速度並與記錄值進行比較。比賽有多接近?
這在實驗室之外的地方表現出來
- 計算碰撞前和碰撞後的動能(使用最終速度和總質量的組合)。缺失的動能去哪了?
- 這種碰撞並不是完全無彈性的(恢復值 ≈ 0.05,不完全是 0)。您預期實際的最終速度會比理想預測略高還是略低?解釋。
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions
- Middle School Physical Science — Kinetic energy
- 歡迎學習非彈性碰撞
- 點擊播放
- 選擇小球
- 能量損失
- 打開數據
- 完成了!
打開互動式模擬以構建場景,點擊運行,並透過即時測量和引導式教學進行探索。