碰撞打靶試驗(yàn)報(bào)告

1、篇一：大學(xué)物理碰撞打靶實(shí)驗(yàn)報(bào)告碰撞打靶實(shí)驗(yàn)物體間的碰撞是自然界中普遍存在的的現(xiàn)象，從宏觀物體的一體碰撞到微觀物體的粒子碰撞都是物理學(xué)中極其重要的研究課題。本實(shí)驗(yàn)通過兩個(gè)體的碰撞、碰撞前的單擺運(yùn)動(dòng)以及碰撞后的平拋運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用已學(xué)到的力學(xué)定律去解決打靶的實(shí)際問題，從而更深入地了解力學(xué)原理，并提高分析問題、解決問題的能力。一.實(shí)驗(yàn)原理.碰撞：指兩運(yùn)動(dòng)物體相互接觸時(shí)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生迅速變化的現(xiàn)象。正碰是指兩碰撞物體的速度都沿著它們質(zhì)心連線方向的碰撞；其他碰撞則為斜碰。.碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒：兩物體碰撞前后的總動(dòng)量不變。.平拋運(yùn)動(dòng)：將物體用一定的初速度v0沿水平方向拋出，在不計(jì)空氣阻力的情況下，物體所作的運(yùn)動(dòng)稱

2、平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為x?v0t , y?12gt （式t中是從拋出開始計(jì)算的時(shí) 2間，x是物體在時(shí)間t內(nèi)水平方向的移動(dòng)距離，y是物體在該時(shí)間內(nèi)豎直下落的距離，g是重力加速度）.在重力場(chǎng)中，質(zhì)量為m的物體在被提高距離h后，其勢(shì)能增加了?ep?mgh.質(zhì)量為m的物體以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)，其動(dòng)能為 ek?12mv 2.機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒定律：任何物體系統(tǒng)在勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化過程中，若合外力對(duì)該物體系統(tǒng)所做的功為零，內(nèi)力都是保守力（無(wú)耗散力），則物體系統(tǒng)的總機(jī)械能（即勢(shì)能和動(dòng)能 的總和）保持恒定不變。.彈性碰撞：在碰撞過程中沒有機(jī)械能損失的碰撞。.非彈性碰撞：碰撞過程中的機(jī)械能不守恒，其中一部分轉(zhuǎn)化為非機(jī)

3、械能（如熱能）。二.實(shí)驗(yàn)儀器碰撞打靶實(shí)驗(yàn)儀如圖 1所示，它由導(dǎo)軌、單擺、升降架（上有小電磁鐵，可控?cái)嗤ǎ⒈蛔残∏蚣拜d球支柱，靶盒等組成。載球立柱上端為錐形平頭狀，減小鋼球與支柱接觸面積，在小 鋼球受擊運(yùn)動(dòng)時(shí)，減少摩擦力做功。支柱具有弱磁性，以保證小鋼球質(zhì)心沿著支柱中心位置。 圖1碰撞打靶實(shí)驗(yàn)儀升降架上裝有可上下升降的磁場(chǎng)方向與桿平行的電磁鐵，桿上的有刻度尺及讀數(shù)指示移動(dòng)標(biāo)志。儀器上電磁鐵磁場(chǎng)中心位置、單擺小球（鋼球）質(zhì)心與被碰撞小球質(zhì)心在碰撞前后處于 同一平面內(nèi)。由于事先二球質(zhì)心被調(diào)節(jié)成離導(dǎo)軌同一高度，所以，一旦切斷電磁鐵電源，被 吸單擺小球?qū)⒆杂上聰[，并能正中地與被擊球碰撞。被擊球?qū)⒆髌綊?/p>

4、運(yùn)動(dòng)，最終落到貼有目 標(biāo)靶的金屬盒內(nèi)。小球質(zhì)量可用電子天平稱衡。三.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）必做內(nèi)容：.調(diào)整導(dǎo)軌水平，如果不水平可調(diào)節(jié)導(dǎo)軌上的兩只調(diào)節(jié)螺釘。.用電子天平測(cè)量被撞球（直徑和材料均與撞擊球相同）的質(zhì)量m,并以此也作為撞擊球 的質(zhì)量。.根據(jù)靶心的位置，測(cè)出x ,估計(jì)被撞球的高度y ,并據(jù)此算出撞擊球的高度h0 （預(yù)習(xí)時(shí)應(yīng)自行推導(dǎo)出由x和y計(jì)算高度h0的公式）.通過繩來(lái)調(diào)節(jié)撞擊球的高低和左右，使之能在擺動(dòng)的最低點(diǎn)和被撞球進(jìn)行正碰。.把撞擊球吸在磁鐵下，調(diào)節(jié)升降架使它的高度為h0,細(xì)繩拉直。.讓撞擊球撞擊被撞球，記下被撞球擊中靶紙的位置X。（可撞擊多次求平均），據(jù)此計(jì)算碰撞前后總的能量損失為多少？

5、應(yīng)對(duì)撞擊球的高度作怎樣的調(diào)整，才可使擊中靶心？（預(yù) 習(xí)時(shí)應(yīng)自行推導(dǎo)出由 x和y,及計(jì)算高度差h-h0=?h的公式）.對(duì)撞擊球的高度作調(diào)整后，再重復(fù)若干次試驗(yàn)，以確定能擊中靶心的h值；被撞球擊中靶紙的位置后記下此 h值。.觀察二小球在碰撞前后的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析碰撞前后各種能量損失的原因。（二）選做內(nèi)容：觀察兩個(gè)不同質(zhì)量鋼球碰撞前后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，測(cè)量碰撞前后的能量損失。用直徑、質(zhì)量都不同的被撞球，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果并討論之。（注意：由于直徑不同，應(yīng)重新調(diào)節(jié)升降臺(tái)的高度，或重新調(diào)節(jié)細(xì)繩）四.思考題.如兩質(zhì)量不同的球有相同的動(dòng)量，它們是否也具有相同的動(dòng)能？如果不等，哪個(gè)動(dòng)能大？.找出本實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生？

6、h的各種原因（除計(jì)算錯(cuò)誤和操作不當(dāng)原因外）。.在質(zhì)量相同的兩球碰撞后，撞擊球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與理論分析是否一致？這種現(xiàn)象說明了什么？.如果不放被撞球，撞擊球在擺動(dòng)回來(lái)時(shí)能否達(dá)到原來(lái)的高度？這說明了什么？.此實(shí)驗(yàn)中，繩的張力對(duì)小球是否做功？為什么？.定量導(dǎo)出本實(shí)驗(yàn)中碰撞時(shí)傳遞的能量e和總能量e的比？= e/e與兩球質(zhì)量比？ =m1/m2的關(guān)系。.本實(shí)驗(yàn)中，球體不用金屬，用石蠟或軟木可以嗎？為什么？實(shí)驗(yàn)原理：（要求同學(xué)們能夠自己推導(dǎo)有關(guān)計(jì)算公式，自行設(shè)計(jì)并畫出實(shí)驗(yàn)原理圖）以下僅為參考：1 .撞擊球下擺至最低點(diǎn)過程，機(jī)械能守恒：（1）.撞擊球與被撞球發(fā)生完全彈性碰撞（正碰） ，動(dòng)量守恒：，（2）.被撞球以

7、初始速率做平拋運(yùn)動(dòng)：（1）、（2）、（3）式得：式中，為靶心位置，（4） 為撞擊球與被撞球高度差的理論值。為被撞球的高度，當(dāng)被撞球的高度為為由此得碰撞系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的能量損失應(yīng)為,撞擊球與被撞球高度差的理論值為時(shí)，被撞球?qū)嶋H擊中靶紙的位置由此，若使被撞球擊中靶心，撞擊球的初始高度應(yīng)調(diào)高至,即使得篇二：碰撞打靶實(shí)驗(yàn)報(bào)告碰撞打靶實(shí)驗(yàn)報(bào)告碰撞打靶實(shí)驗(yàn)儀。被撞球3個(gè)（鐵球，銅球，鋁球，其中鐵球和撞擊球質(zhì)量相等）。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義和要求目的：了解自然界中物體的碰撞現(xiàn)象。意義：利用碰撞前的單擺運(yùn)動(dòng)以及碰撞后的平拋運(yùn)動(dòng)利用已學(xué)到的力學(xué)定律去解決打靶的實(shí)驗(yàn)問題。要求：預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理的各個(gè)力學(xué)規(guī)律。了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)

8、的過程，即從理論值到實(shí)際值的過程。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)回答的問題實(shí)驗(yàn)儀底盤為什么要調(diào)水平。由x和y推導(dǎo)出時(shí)h0的表達(dá)式。由x,和y計(jì)算高度差的公式，進(jìn)而推導(dǎo)出體系在整個(gè)過程中的能量損失8 e。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成實(shí)驗(yàn)室給出的數(shù)據(jù)表格。選做實(shí)驗(yàn)一一從剩余的兩個(gè)小球中任選一個(gè)（建議做鋁球）完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^被撞球的質(zhì)量發(fā)生變化，或者質(zhì)量和體積都發(fā)生變化時(shí)，體系的能量損失會(huì) 有怎樣的變化。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求計(jì)算碰撞前后的總能量損失8 e?；卮鹫n本p31,p32思考題。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄分析，實(shí)驗(yàn)感想體會(huì)和建議。參考書籍與材料 相關(guān)表格下載 碰撞打靶一表格僅供參考，數(shù)據(jù)要求記錄在報(bào)告紙上。 建議問題老師，碰撞打靶實(shí)驗(yàn)最后計(jì)算出

9、來(lái)能量損耗值，是否還要計(jì)算不確定度？如果鋼尺和游標(biāo)卡 尺上沒有標(biāo)明最大誤差”或“不確定度限值，要怎么計(jì)算測(cè)量長(zhǎng)度的不確定度？本實(shí)驗(yàn)沒要求計(jì)算不確定度，因此沒有給出不確定度限值。一高淵 2009/10/1909:17 老師，如果x值選擇較小，是否會(huì)使能量損失百分比增大？ 是在具體操作中出現(xiàn)這個(gè)疑問嗎？如果不是，建議來(lái)實(shí)驗(yàn)室做一下，看看損失百分比是否增大.一高淵 2010/04/1511:12老師，我覺得測(cè)量x的值時(shí)是不是可以多打幾個(gè)點(diǎn)，比如說10個(gè)點(diǎn)，由于這些點(diǎn)一般比較密集，所以可以較容易找到這些點(diǎn)的中心，這樣就只需要測(cè)一次x的值就可以了，然而取三個(gè)點(diǎn)然后取平均值的方法個(gè)人覺得有些隨意，一是取三

10、個(gè)點(diǎn)樣本太少，可能不具有代表性，二 是這三個(gè)點(diǎn)每次單獨(dú)測(cè) x時(shí)的隨意性較大，人為的誤差較大，所以我覺得這個(gè)方法略有不妥。 另外在算撞擊球的 h時(shí)，是不是應(yīng)該加上 0.5d ,畢竟在算平拋運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，不需要加0.5d ,但是在算h時(shí)，就不能不加了，否則 h就少了 0.5d ,誤差較大吧？-張子恒 老師，我有一個(gè)問題想請(qǐng)教你。因?yàn)橛幸恍┕剿圆恢涝趺瓷蟼鳌Ｕ?qǐng)問一下老師的電子 郵箱同學(xué)，這個(gè)網(wǎng)站首頁(yè)的通訊錄一欄里能找到所有教師和助教的郵箱。一樂永康 2012/03/0722:23書上實(shí)驗(yàn)內(nèi)容必做內(nèi)容第三步說根據(jù)x來(lái)估計(jì)y值，怎么估計(jì)?。?x=vt;y=1/2gtA2,怎么根據(jù)x來(lái)估計(jì)y?。侩y道測(cè)

11、時(shí)間t嗎？那這樣也太不準(zhǔn)了吧，相差一秒就相差5米??？不懂啊，求指教。估計(jì)嘛，本就沒要求必須達(dá)到何種精確程度。一秒很長(zhǎng)了，你拿個(gè)秒表掐絕對(duì)不會(huì)有那么大 誤差的。一高淵 2012/05/0717:21老師好，我想問的也是第 5個(gè)同學(xué)的問題，希望老師能夠解答的再詳細(xì)一點(diǎn)，謝謝。就是實(shí) 驗(yàn)儀器中并沒有給出秒表，所以無(wú)法測(cè)時(shí)間，但是老師回答的是用秒表掐時(shí)間，如果說可以 用秒表的話，那么第三步測(cè) x就沒有什么意義了，究竟如何才能根據(jù)x測(cè)出y?真的不懂，希望老師能指教！再次感謝！一黃禹銘2012/10/2809:13首先問題的順序理了一下，上面的問題按時(shí)間順序應(yīng)該是第五個(gè)；至于書上說的估計(jì)，由于 靶紙能放的

12、x范圍有限，y值也就是被撞球的高度調(diào)節(jié)范圍也很有限，一般可以試打幾次即 可，知道x和y大概取什么數(shù)值即可，而不是用x測(cè)出y,本實(shí)驗(yàn)中x和y都是初始條件；至于秒表的說法，是針對(duì)那個(gè)同學(xué)說的測(cè)量時(shí)間誤差大的疑問，不是真的建議用秒表。一高淵 2012/10/2823:10謝謝老師啦！ 黃禹銘2012/10/3022:46老師，我想請(qǐng)問一下，模擬題中為什么操作完全正確仍然會(huì)發(fā)生非正碰的情況？還有，調(diào)節(jié)平衡時(shí)上下兩個(gè)轉(zhuǎn)軸各是什么用呢？總有視覺誤差吧，很難保證絕對(duì)正碰；下邊一對(duì)轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)撞擊球的擺動(dòng)軌跡，上邊一對(duì)轉(zhuǎn)軸調(diào)節(jié)撞擊球?qū)?yīng)于被撞球的位置。一高淵 2012/06/2501:27那實(shí)驗(yàn)儀器底盤調(diào)節(jié)水平是

13、為了保證是平拋運(yùn)動(dòng)還是保證是正碰呢？一黃一霏 2012/06/2418:57都保證啊。一高淵 2012/06/2501:21老師請(qǐng)問改變高度由h0到h值，物理過程因數(shù)據(jù)改變已經(jīng)不是同一個(gè)過程，但是計(jì)算損失的能量卻用了兩個(gè)不同過程的數(shù)據(jù)計(jì)算，這算不算是系統(tǒng)誤差一陳泓宇2012/09/2423:32用撞擊球上升的高度來(lái)計(jì)算重力勢(shì)能，近似得出撞擊過程中損失的能量，雖然可能有2個(gè)或者更多操作過程，但算重力勢(shì)能的話就只考慮高度的改變，這個(gè)計(jì)算不帶來(lái)系統(tǒng)誤差。一高 淵 2012/09/2510:23老師，我想說，碰撞打靶中，用于釋放撞擊球的磁鐵，在按下開關(guān)后，會(huì)不會(huì)還對(duì)鐵球有作用力，而這個(gè)阻力對(duì)球做的負(fù)功

14、應(yīng)該也算是誤差吧，在我看來(lái)磁鐵能吸住球的磁力應(yīng)該比較 大了，那會(huì)不會(huì)有較大的誤差，如果可以改進(jìn)，是不是可以改進(jìn)一下電磁鐵的吸放情況，就 是按下開關(guān)，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間里會(huì)沒有磁力，我相信科學(xué)家做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該不是用的電磁 鐵來(lái)釋放小球吧。一-陳泓宇2012/10/907:32磁力也就是在釋放的一瞬間會(huì)對(duì)小球有作用力，由此產(chǎn)生的誤差肯定會(huì)有，但是可以分析到。電磁鐵方便啊，可以重復(fù)使用操作，原先方法好像是用電熱絲燒斷連接小球與擺繩的膠帶紙。同學(xué)們有沒有什么好方法建議歡迎提出來(lái)，我們可以用以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。一高淵2012/10/1511:09老師，h應(yīng)該是以球中心為準(zhǔn)的吧？不是底部；還有，設(shè)置這么一套裝置的意

15、義何在呢？可 不可以改進(jìn)裝置，避免調(diào)試中出現(xiàn)過大誤差？（比如把繩牽引撞擊球換成讓球從斜槽中自由 下落，只要保證對(duì)心碰撞即可。）一王靖雯2012/11/1622:36h0一般建議以底部為準(zhǔn)，當(dāng)然以球心為準(zhǔn)也可以啊，只要公式隨之而調(diào)整，也就是考慮是否加上球的半徑而已；這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最初目的就是要同學(xué)自己調(diào)整正碰，看看誰(shuí)細(xì)心、耐心，出現(xiàn)狀況能否不急躁找出問題所在；基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證已知物理規(guī)律，能否測(cè)得精確的 結(jié)果不是主要目的，所以不會(huì)采用特別精確的儀器，實(shí)驗(yàn)中和實(shí)驗(yàn)所用儀器允許誤差比較大 的情況出現(xiàn)，但要求能找出誤差和問題所在，從而合理分析和解決問題，這也是實(shí)驗(yàn)課對(duì)同 學(xué)能力的主要考核方向。一高

16、淵2012/11/1823:34老師你好，請(qǐng)問能量損失與兩球質(zhì)量差有什么關(guān)系呢？我做的銅球損失最大，其次是鋁球， 最小的是鐵球，但是質(zhì)量差最大的是鋁球啊，貌似找不到什么規(guī)律，是不是銅球的數(shù)據(jù)得到 的不對(duì)??？一胡蔚萍 2012/11/2721:40能量損失和兩球質(zhì)量差的關(guān)系可以參考思考題6,根據(jù)兩球質(zhì)量比的變化，傳遞的能量和總能量的比值也會(huì)不一樣，但這是理想情況，本實(shí)驗(yàn)中由于還有每次調(diào)節(jié)碰撞中條件的不同， 以及摩擦力不同的影響，所以會(huì)出現(xiàn)不同的情況，鋁球的數(shù)據(jù)經(jīng)常是能量損失比較小的，這 些都可以具體分析，數(shù)據(jù)應(yīng)該沒有問題。一高淵2012/11/2808:52篇三：“碰撞打靶”實(shí)驗(yàn)中 能量損失的分

17、析內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科畢業(yè)論文題目：碰撞打靶實(shí)驗(yàn)中能量損失分析學(xué)生姓名：xxx學(xué)院：物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用物理班級(jí)：08應(yīng)物學(xué)號(hào)：0809810038指導(dǎo)教師：xxx二零一二年五月摘要介紹了碰撞打靶實(shí)驗(yàn)儀在力學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的基本原理，實(shí)驗(yàn)中所用到的方法，實(shí)驗(yàn)過程等進(jìn)行了闡述，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中所得到的結(jié)論進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量不同的撞擊球?qū)δ?量損失的影響，同時(shí)也分析了空氣阻力、摩擦力、非正碰、非彈性碰撞帶來(lái)的能量損失，這 些問題的分析對(duì)以后實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行提供了一定的幫助。關(guān)鍵詞：碰撞；打靶；能量損失abstractdescribes the experimental apparatus t

18、argeting collision experiments in the application of mechanics, the basic principle of the experiment, the method used in the experiment, the experiment presented in this paper, the experimental conclusions obtained in the analysis, found the quality of different the impact on the energy loss of the ball, but also of the air resistance, friction, non-regular touch, non-elastic collision caused by energy los