一、惠更斯的发现
1666年有人在英国皇家学会表演了如图所示的实验,众 学家百思不得其解。1668年英国皇家学会正式悬赏征答:
两个质量相等的硬质木球并排悬挂,然后把A向左拉开后松手,A回到平衡位置与B碰撞后,A球立即停止运动,而B向右摆去;待B回到平衡位置与A碰撞后,B立即停止运动,而A又向左摆去,"""如此往复。
荷兰物理学家惠更斯做出比较完整的分析和解释。他发现:两小球在碰撞过程中,除了动量守恒外,还有一个物理量也是守恒的--这个物理量就是动能。
请同学们记住这个有趣的实验。
二、 碰撞中的动能
1、实验探究:
分析1.2节在气垫导轨上做的两组实验数据,探究碰撞前后系统的动能。发现在两滑块碰后粘在一起的实验中,系统的动能减少了;在两滑块碰后分开的实验中,系统的动能碰撞前后几乎相等。 学 ]
可见在碰撞过程中,系统的动量总是守恒的,而动能可能守恒,也可能不守恒。
2、依据碰撞前后动能变化情况对碰撞进行分类:
弹性碰撞:物理学中把动量动能都守恒的碰撞,叫做弹性碰撞。 非弹性碰撞:把动能不守恒的碰撞,叫做非弹性碰撞。
后来人们弄清楚了非弹性碰撞的实质是在碰撞过程中动能损失了,转化为其他形式的能了。而弹性碰撞就是在碰撞过程中动能没有损失。真正的弹性碰撞只有在分子、原子及更小的微观粒子之间才会发生。在宏观领域,往往我们把动能损失很小的碰撞也按弹性碰撞来处理,如硬质木球之间、钢球之间等碰撞。
完全非弹性碰撞:这是一种特殊的非弹性碰撞,两物体碰后"合"为一体,以共同的速度运动。这种碰撞动能损失最多。
三、研究弹性碰撞 重点理解模型:
质量分别为m1、m2的A、B两钢球置于花水平面上,A球速度为v1,B球速度为v2,设两球发生弹性碰撞,那么碰撞后A、B的速度v1、v2是怎样的呢?
分析解决: 动能守恒 (
情况讨论:
1、若m1大于m2,则v1′与v1同向
2、若m1小于m2,则v1′与v1反向
3、若m1等于m2,则两球互换速度。这种情况1666年英国皇家学会悬赏征答的问题的解释。
▼ 各种情况中,v2′ 与v1总是同向的
【典例引路】 如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三个质量均为m=1 g的相同小球A、B、C,现让A球以v0=2 m/s的速度向着B球运动,A、B两球碰撞后粘合在一起,两球继续向右运动并跟C球碰撞,C球的最终速度vC=1 m/s.求:
(1) A、B两球跟C球相碰前的共同速度多大?
(2) 两次碰撞过程中一共损失了多少动能?
四、 自然之美--物理学中的守恒定律
1、简洁美:用极简练的语言将内涵丰富的自然规律表述出来,表现出物理学的简洁美。 ]
2、对称美:每一条守恒定律都对应于自然界中的一种对称关系,反映出自然界的一种对称美。
3、和谐统一美:每一条守恒定律都有一个守恒量,这反映了各种运动形式之间的联系与统一,表现出物理学的和谐统一美。
在物理学的应用中,在对许多新事物的预言及新理论的建立中,无不闪耀着守恒思想的光辉。在中学物理中,我们学过的守恒定律有: 机械能守恒定律 动量守恒定律 电荷守恒定律 质量守恒定律 能量守恒定律