力学
非弹性碰撞
观察小球几乎不反弹,动能减少。
非弹性碰撞——交互式力学模拟。观察小球几乎不反弹,动能减少。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室,提供实时 SI 测量和分步引导教程。
非弹性碰撞
在非弹性碰撞中,动能不守恒。物体可能粘在一起,或以比弹性碰撞更慢的速度离开。
若外力可忽略,动量仍然守恒,但部分动能转化为内能(形变、热量)。较低的恢复系数使碰撞明显具有「粘性」。
- 碰撞前后动量守恒:Σp_before = Σp_after
- 碰撞后动能 KE_after < 碰撞前动能 KE_before
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面:探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
探究问题
一个运动的球撞上较重的静止球,然后两者一起运动。即使动能有损失,动量仍然守恒吗?
需要权衡的预测
- 动量和动能均守恒
- 动量守恒,但动能不守恒
- 动量和动能都不守恒
变量角色
您设置的内容:
- 球 A 的质量 m₁ (kg)
- 球 B 的质量 m₂ (kg)
- 球 A 的初速度 v₁ (m/s)
您测量的内容:
- 初始动量 p = m₁v₁ (kg·m/s)
- 碰撞后的共同速度 (m/s)
探究如何进行
- 打开非弹性碰撞模拟并按重置。
- 启用球 A 和球 B 上的 KE 探针。
- 在下面的每次试验中设置球 A 的初始速度,按“开始”,并记录两个球碰撞后立即移动的共享速度。
控制方程
动量 — p = m·v
每次碰撞(包括这次碰撞)中守恒的量。球 B 开始静止,因此撞击前系统的总动量就是球 A 的动量 m₁v₁。
动能 — KE = ½·m·v²
与动量不同,动能在非弹性碰撞中并不守恒——比较碰撞前后的总 KE 可以显示有多少能量因变形和热量而损失。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 展示您计算一次试验的初始动量 p = m₁v₁ 的工作,并将其与同一试验中的模拟读数进行比较。
- 使用总质量 (m₁ + m₂) 和动量守恒,预测最终速度并将其与记录值进行比较。两者有多接近?
这在实验室之外的地方表现出来
- 计算碰撞前和碰撞后的动能(用共同末速度和总质量)。损失的动能去哪儿了?
- 这种碰撞并不是完全非弹性的(恢复系数 ≈ 0.05,并不恰好为 0)。您预计实际的最终速度会比理想预测略高还是略低?请解释。
- 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
- 欢迎学习非弹性碰撞
- 点击播放
- 选择小球
- 能量损失
- 打开数据
- 完成了!
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