彈性碰撞（也稱為完全彈性碰撞，本文統(tǒng)稱為彈性碰撞）是高中物理中重點研究的一種碰撞類型。 筆者通過查閱現(xiàn)行高中物理教材的不同版本，發(fā)現(xiàn)它們對彈性碰撞的定義有不同的表述。 人民教育出版社普通高中課程標準實驗教材-物理-選修3-中對彈性碰撞的定義是：如果碰撞過程中機械能守恒，則這種碰撞稱為彈性碰撞；如果碰撞過程中機械能守恒，則這種碰撞稱為彈性碰撞；如果機械能守恒，則這種碰撞稱為彈性碰撞。 在人民教育出版社普通高中課程標準實驗教材-物理-選修3-5中，定義是：兩個滑塊碰撞前后的總動能（這里的滑塊是根據(jù)課本上給出的探究實驗，一般指兩個物體）保持不變，這種碰撞稱為彈性碰撞； 廣東教育版普通高中課程標準實驗教材？ 物理？ 選3-5個球（這里的兩個球也是結(jié)合課本上的兩個小球碰撞實驗，更籠統(tǒng)地說，指兩個物體）碰撞后，形變能量完全恢復，則沒有能量損失。 兩個小球組成的系統(tǒng)碰撞前后的動能相等。 我們稱這種碰撞為完全彈性碰撞； 普通高中課程標準實驗教材Luko版《物理》 選修3-5中的定義是：理想情況下，物體受到撞擊后，其形變能完全恢復，不產(chǎn)生熱量或聲音，也沒有動能損失。 這種碰撞稱為彈性碰撞； 在上海科學版普通高中課程的標準實驗教材中？ 物理？ 選修3-5，定義是：在物理學中，動量和動能都守恒的碰撞稱為彈性碰撞。 雖然不同版本的高中物理教材對彈性碰撞的定義不同，但本質(zhì)是一樣的，即碰撞前后系統(tǒng)動能守恒的碰撞就是彈性碰撞。 而且，在高中物理的實際教學中，教師、學生也是這樣理解彈性碰撞的，這種情況也可以從彈性碰撞的習題和試題中反映出來。
但通過對碰撞問題的研究，作者認為從碰撞前后系統(tǒng)動能守恒的角度來定義彈性碰撞是有問題的。 本文將對這一問題進行分析和討論，并在此基礎上對中學物理教材中彈性碰撞的定義提出修改建議。 高中教科書中彈性碰撞的定義不正確。 目前的高中物理教科書通過研究不同情況下的一維碰撞來討論動能的變化。 當兩個物體正面碰撞時，碰撞過程中兩個物體相互作用的沖擊力非常大，相互作用時間極短。 此時，碰撞系統(tǒng)上的其他常規(guī)力相對于沖擊力來說是極小的。 可以忽略碰撞系統(tǒng)產(chǎn)生的沖量和所做的功，忽略碰撞系統(tǒng)在碰撞過程中產(chǎn)生的聲音和光（下面關于碰撞問題的討論都是在這種理想情況下進行的），那么在整個碰撞過程中碰撞過程僅存在系統(tǒng)本身動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)換。 根據(jù)目前高中物理課本上對彈性碰撞的定義，碰撞前后系統(tǒng)的動能守恒，也就是說物體在碰撞過程中由于形變而產(chǎn)生的勢能可以完全轉(zhuǎn)化為動能。系統(tǒng)的能量。 也就是說，物體在碰撞過程中發(fā)生的是彈性變形，物體的變形在碰撞后可以完全恢復。 可見，碰撞前后系統(tǒng)動能守恒是建立在物體能夠完全恢復變形的基礎上的。 如果碰撞后物體的變形不能完全恢復，那么碰撞前后系統(tǒng)的動能必然不守恒。 由上述分析可知，碰撞前后系統(tǒng)的動能一定守恒。 前提是物體在碰撞后能夠完全恢復變形。 那么，只要物體碰撞后的變形能夠完全恢復，碰撞前后系統(tǒng)的動能一定是守恒的嗎？ 對于一維碰撞，如果碰撞后物體的變形能夠完全恢復，則碰撞前后系統(tǒng)的動能守恒。
然而，如果兩個物體以粗糙表面傾斜碰撞，并且碰撞后其變形能完全恢復，那么碰撞前后它們的動能如何變化呢？ 此時，它們除了碰撞點法線方向的相互作用力外，往往還存在切線方向的摩擦力（發(fā)生斜向碰撞時，如果兩個碰撞物體在切線方向的速度碰撞點相同，則兩個碰撞物體之間沒有摩擦力，反之，這里我們只討論碰撞物體之間存在摩擦力的情況。時間與法線方向的沖擊力成正比，是一個可以與沖擊力相比的更大的力，因此，對于整個碰撞系統(tǒng)來說，摩擦力的存在會導致系統(tǒng)損失部分動能。 ，而這部分動能是不可忽略的高中物理彈性碰撞是哪本書，碰撞后系統(tǒng)的動能小于碰撞前系統(tǒng)的動能，物體完全恢復變形的這種傾斜碰撞也是如此。碰撞，但由于碰撞物體之間的摩擦，其動能減少，是彈性碰撞嗎？ 由于碰撞后系統(tǒng)的動能減少，因此按照高中物理教科書目前的定義，它不是彈性碰撞。 事實上，碰撞只是物體之間在極短的時間內(nèi)發(fā)生強烈的相互作用，而彈性是指物體在外力去除后恢復到原來狀態(tài)的能力。 如果物體在碰撞后能完全恢復變形，則說明物體在碰撞過程中經(jīng)歷了彈性變形，即碰撞點法線方向上的相互作用力為彈力。 也就是說，彈性碰撞與彈性變形和彈力有關。 鏈接在一起。
對于物體完全恢復變形且碰撞后沒有動能損失的一維碰撞，或者碰撞物體之間沒有摩擦力的傾斜碰撞，物體在碰撞過程中發(fā)生彈性變形，相互作用碰撞點法線方向上的 Force 為彈力，按照目前高中物理教科書中的定義，為彈性碰撞。 對于斜向碰撞，碰撞后物體已經(jīng)完全恢復了變形，但由于碰撞物體之間的摩擦，動能已大大損失，物體在碰撞過程中也發(fā)生彈性變形，此時的定律碰撞點在直線方向上的相互作用力也是彈力，但根據(jù)目前高中物理課本中的定義，它不屬于彈性碰撞。 碰撞后，物體也完全恢復了變形，并且在碰撞點的法線方向上也存在相同性質(zhì)的相互作用力，但并不屬于同一碰撞類型，這顯然是不合適的。 事實上，一些大學物理教材中彈性碰撞的定義是從恢復系數(shù)的角度出發(fā)的。 牛頓通過實驗發(fā)現(xiàn)，兩個球碰撞前后法向速度的變化與球的材料特性有關。 對于兩個具有一定材質(zhì)的小球，兩個球在法線方向上相互遠離的速度與兩個球碰撞前的速度相同。 球的接近速度之比是一個常數(shù)。 這個比率稱為恢復系數(shù)。 常用的是e（e=v2-v1v10-v20。v2-v1表示碰撞后兩個物體法向向上的相對速度。v10-v20表示碰撞前法向向上的速度。兩個物體的相對速度）。 當e=1時，對應于彈性碰撞。 例如，趙開華、羅偉印主編的《新概念物理教程（力學）》將彈性碰撞定義為：e=1是彈性碰撞（原文說e=1是完全彈性碰撞，是為了與前面的說法統(tǒng)一，這里用彈性碰撞來表達）； 同樣英語作文，王其深主編的《經(jīng)典力學》（第一卷）中對彈性碰撞的定義是：我們稱e=1的碰撞為彈性碰撞（同理，這里原文將e=1的碰撞稱為完全彈性碰撞）為了統(tǒng)一，也用彈性碰撞來表示）。
恢復系數(shù)e反映了物體變形恢復的程度。 當e=1時，表示物體的變形可以完全恢復。 此時，兩個物體都是完全彈性物體。 也就是說，根據(jù)大學物理課本上的定義，只要碰撞后物體的形變能夠完全恢復，那么這次碰撞就是彈性碰撞，并不一定要求系統(tǒng)之前的動能是彈性碰撞。且碰撞后守恒為彈性碰撞。 可見，大學物理教材從恢復系數(shù)的角度來定義彈性碰撞，將彈性碰撞與彈性變形以及法線方向相互作用的彈力聯(lián)系起來。 筆者認為，大學教材中的定義是一個合理的定義，能夠體現(xiàn)彈性碰撞的普遍本質(zhì)。 根據(jù)這個定義，碰撞后物體完全恢復變形但由于碰撞物體之間的摩擦而動能減少的傾斜碰撞應歸類為彈性碰撞。 這與高中物理課本上的定義是一致的。 得出的結(jié)論是矛盾的。 顯然，高中物理教材中彈性碰撞的定義與大學物理教材中的定義存在本質(zhì)區(qū)別。 這樣做的后果是，學生在學習了高中物理課本上有關彈性碰撞定義的知識后，當他們在大學再次遇到碰撞話題時，他們會深受高中時存在的彈性碰撞概念的影響。 。 他們?nèi)匀粫晳T性地處理高中給出的彈性碰撞的定義，而不是對大學物理教材中給出的定義進行深入的思考和研究，這會給他們后續(xù)的學習帶來一定的困難。 障礙。 修改高中教材彈性碰撞定義的建議 綜上所述，高中物理教材彈性碰撞定義存在缺陷——未能正確地將彈性碰撞的概念與法線方向作用的力結(jié)合起來。碰撞的彈性物體。 屬性是統(tǒng)一的。
雖然大學物理教材中從恢復系數(shù)角度定義的彈性碰撞能夠體現(xiàn)其普遍本質(zhì)，但考慮到高中生的知識基礎，我們不能直接將大學物理教材中彈性碰撞的定義寫入高中物理教材。 。 但從前面的描述我們已經(jīng)知道，當恢復系數(shù)e=1時，意味著物體在碰撞后可以完全恢復其變形，反之亦然。 基于此，我們可以這樣定義彈性碰撞：在理想情況下（碰撞過程中碰撞系統(tǒng)的聲光可以忽略），兩個物體碰撞后，如果兩個物體的變形能夠完全恢復，這樣的碰撞稱為彈性碰撞。 。 對彈性碰撞的定義進行這樣的修改后，不僅消除了高中物理教材中彈性碰撞定義的不足，而且使其與大學物理教材中彈性碰撞的定義基本一致。 高中時，學生遇到的彈性碰撞練習題和試題都是一維的（正面碰撞）。 至于彈性斜碰撞，一般只出現(xiàn)在物理競賽中。 而且，通過前面的討論，不難得出，當物體之間發(fā)生一維彈性碰撞時，碰撞前后系統(tǒng)的動能都是守恒的。 碰撞后動能不守恒的彈性碰撞只有在彈性斜碰撞中才可能發(fā)生。 出現(xiàn)（如物體間摩擦力的彈性斜向碰撞）。 因此，在給出高中物理課本上彈性碰撞的上述修改定義后，必須做一些補充說明：對于一維彈性碰撞（彈性前向碰撞），碰撞前后系統(tǒng)動能守恒； 而對于彈性斜碰撞，如果碰撞過程中沒有產(chǎn)生熱量（碰撞物體之間沒有摩擦力），那么碰撞前后系統(tǒng)的動能也是守恒的。 相反，碰撞前后系統(tǒng)的動能不守恒。
對教材內(nèi)容進行這樣的補充后高中物理彈性碰撞是哪本書，在高中時，當學生遇到有關彈性碰撞（一維彈性碰撞）的習題和考題時，學生仍然可以在需要時組合動量，而不改變原有的習題。 碰撞前后守恒定律和動能守恒求解相關練習。 而對于物理競賽中才出現(xiàn)的彈性斜碰撞，尤其是物體之間存在摩擦力的彈性斜碰撞，由于此時對學生知識和能力的考核不再局限于高中物理知識，學生需要掌握恢復系數(shù)。 e及其與彈性碰撞的關系，此時學生可以結(jié)合恢復系數(shù)來解決相關問題。 ？教義研究？