第44卷第1期广西物理GUANGXIPHYSICSVol.44No.12023100柯尼希定理的初步实验探究*高伟，陈菱，白克钊，阳丽†（广西师范大学物理与科学技术学院，广西桂林541004）摘要：通过注入液体的乒乓球弹跳实验来学习柯尼希定理。将乒乓球从同一个高度释放，实验记录乒乓球第一次弹跳高度与注入液体量的关系，分析反弹过程的动能与注入液体量的关系来快速理解柯尼希定理。同时建立简单模型计算弹跳过程中的能量损失，从理论上验证实验结果的合理性。关键词：注水乒乓球；柯尼希定理；探究式；碰撞问题；能量损耗中图分类号：O571.41+3文献标识码：A文章编号：1003-7551(2023)01-0100-040引言柯尼希定理是理论力学课程中的一个基本定理，它描述的是惯性系与质心系下动能满足的关系[1]。其定义为：质点系的总动能等于质心的动能，加上各质点相对于质心平动坐标系运动所具有的动能，也翻译为克尼希定理。该定理比较抽象，在课堂教学中教师大都利用习题讲解来帮助学生理解该定理[2-8]。例如，张昆实[3]通过计算不同形状的缸体在斜面上做无滑滚动过程中的总动能来验证柯尼希定理。赵娜[4]介绍了柯尼希定理的三种基本应用。郑金[5]利用柯尼希定理解答质点系的相对速度问题，加深对两体问题中质点系的总动能的理解。黄晶[6]利用柯尼希定理来计算质点系角动量。由于对于质心系这个复杂抽象的概念难以理解，少有涉及柯尼希定理的实验探究，因此通过讲授如何使学生对质心系概念有一个比较深入和全面的理解是一个很值得研究的教学问题。在初高中阶段教材并没有对柯尼希定理的专门介绍，但是该定理对解决中学物理中的碰撞问题很有帮助，理解该定理中学物理中很多复杂的问题就变得简单、易理解[7-13]。例如王向贤[8]利用柯尼希定理解决三种两体碰撞的问题，分析碰撞前后的相对动能之间的关系，他认为运动该定理要比用动量守恒结合能量守恒的方法更为简洁、可行。刘海军[9]用数学计算法、柯尼希定理、微分思想三种推导方法计算完全非弹性碰撞时系统动能损失。阮中中[10]认为柯尼希定理在分析碰撞问题中将系统能量分为内和外，是一种很简明有效的方法。茹惠军[11]利用柯尼希求解两体碰撞问题中质点系的动能，来帮助学生分析和解决质点系力学问题.宋辉武[12]利用柯尼希定理、质心运动定理和动能定理求解杆连物系两端物体受到的弹力。他认为利用柯尼希定理求解的物理思想比常规解法更加的丰富。基于柯尼希定理的实验验证较少和为了帮助初高中学生快速理解该定理的目的，本文设...
