關于彈性與非彈性碰撞物理實驗報告

創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日一，實驗原理之巴公井創(chuàng)始作創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日假如一個力學系統(tǒng)所受合外力為零或在某方向上的合外力為零，則該力學系統(tǒng)總動量守恒或在某方向上守恒，即（1）實驗頂用兩個質量分別為m1、m2的滑塊來碰撞（圖），若忽視氣流阻力，依據(jù)動量守恒有（2）關于完整彈性碰撞，要求兩個滑行器的碰撞面實用彈性優(yōu)秀的彈簧構成的緩沖器，我們可用鋼圈作完整彈性碰撞器；關于完整非彈性碰撞，碰撞面可用尼龍搭扣、橡皮泥或油灰；一般非彈性碰撞用一般金屬如合金、鐵等，不論哪一種碰撞面，一定擔保是對心碰撞。當兩滑塊在水平的導軌上作對心碰撞時，忽視氣流阻力，且不受他任何水平方向外力的影響，所以這兩個滑塊構成的力學系統(tǒng)在水平方向動量守恒。因為滑塊作一維運動，式（2）中矢量v可改成標量，的方向由正負號決定，若與所選用的坐標軸方向同樣則取正號，反之，則取負號。創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日．完整彈性碰撞完整彈性碰撞的標志是碰撞前后動量守恒，動能也守恒，即3）4）由（3）、（4）兩式可解得碰撞后的速度為5）6）假如v20=0，則有7）8）動量損失率為9）能量損失率為創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日（10）理論上，動量損失和能量損失都為零，但在實驗中，因為空氣阻力隨和墊導軌自己的原由，不可能完整為零，但在必定偏差范圍內可以為是守恒的。碰撞后，二滑塊粘在一同以10同一速度運動，即為完整非彈性碰撞。在完整非彈性碰撞中，系統(tǒng)動量守恒，動能不守恒。（11）在實驗中，讓v20=0，則有（12）（13）動量損失率（14）動能損失率創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日（15）．一般非彈性碰撞一般狀況下，碰撞后，一部分機械能將轉變?yōu)槠溆嘈问降哪芰?，機械能守恒在此狀況已不合用。牛頓總結實驗結果并提出碰撞定律：碰撞后兩物體的分別速度與碰撞前兩物體的靠近速度成正比，比值稱為恢復系數(shù)，即（16）恢復系數(shù)e由碰撞物體的質料決定。E值由實驗測定，一般狀況下0<e<1，當e=1時，為完整彈性碰撞；e=0時，為完整非彈性碰撞。假如一個力學系統(tǒng)只有保守力做功，其余內力和全部外力都不作功，則系統(tǒng)機械能守恒。如圖所示，將氣墊導軌一端加一墊塊，使導軌與水平面成α角，把質量為m的砝碼用細繩經過滑輪與質量m’的滑塊相連，滑輪的等效質量為me，依據(jù)機械能守恒定律，有（17）創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日式中s為砝碼m著落的距離，v1和v2分別為滑塊經過s距離的始末速度。假如將導軌調成水平，則有（18）在無任何非保守力對系統(tǒng)作功時，系統(tǒng)機械能守恒。但在實驗中存在耗散力，如空氣阻力和滑輪的摩擦力等作功，使機械能有損失，但在必定偏差范圍內可以為機械能是守恒的。二，實驗器械主要由氣軌、氣源、滑塊、擋光片、光電門、游標卡尺、米尺和光電計時裝置等。運用本實驗儀器可做多種實驗，比方均勻速度和剎時速度、勻速直線運動的研究、牛頓第二定律的考證、完整非彈性碰撞、非完整彈性碰撞、重力勢能與平動動能等。三，實驗內容1．研究三種碰撞狀態(tài)下的守恒定律1）取兩滑塊m1、m2，且m1>m2，用物理天平稱m1、m2的質量（包括擋光片）。將兩滑塊分別裝上彈簧鋼圈，滑塊m2置于兩光電門之間（兩光電門距離不可太遠），使其靜止，用m1碰m2，分別記下m1經過第一個光電門的時間t10和經過第二個光電門的時創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日間t1，以及m2經過第二個光電門的時間t2，重復五次，記錄所測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表格自擬，計算、。2）分別在兩滑塊上換上尼龍搭扣，重復上述測量和計算。3）分別在兩滑塊上換上金屬碰撞器，重復上述測量和計算。．考證機械能守恒定律1）a=0時，測量m、m’、me、s、v1、v2，計算勢能增量mgs和動能增量，重復五次測量，數(shù)據(jù)表格自擬。（2）時，（馬上導軌一端墊起一固定高度h，），重復以上測量。四，數(shù)據(jù)辦理完整彈性碰撞數(shù)據(jù)辦理一般非彈性碰撞數(shù)據(jù)辦理完整非彈性碰撞數(shù)據(jù)辦理：1．碰撞前后系統(tǒng)總動量不相等，試分析其原由。答：滑塊在碰撞過程中總會有能量的損失，碰撞時的發(fā)聲，發(fā)熱等都有能量的損失。所以，碰撞前后系統(tǒng)總動量不相等。創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日創(chuàng)作時間：貳零貳壹年柒月貳叁拾日2．恢