大學物理仿真實驗報告

大學物理仿真試驗報告ModifiedbyJEEPonDecember26th,2023.實 驗 名 稱 : 碰 撞 過 程 中 守 恒 定 律 的 研 究試驗人：試驗目的:量損失和能量損失在工程技術中有重要意義。同時通過試驗還可提高誤差分析的力量。試驗儀器和使用::主要有氣軌、氣源、滑塊、擋光片、光電門、游標卡尺、米尺和光電計時裝置等。氣墊導軌是以空氣作為潤滑劑，近似無摩擦的力學試驗裝置。導軌由優(yōu)質三角鋁合2m7cm18.25cm，一端密封，一端通入壓縮空氣。鋁管向上的兩個外外表鉆有很多噴氣小孔，壓縮空氣進入管腔后，從小孔噴出。導軌的一端裝有滑輪，導軌的二端裝有緩沖彈簧，整個導軌安裝在工字梁上，梁下有三個支腳，調整支腳螺絲使氣墊保持水平。光電計時系統(tǒng)由光電門和數(shù)字毫秒計或電腦計時器構成。光電門安裝在氣軌上，時間由數(shù)字毫秒計或電腦計時器測量。氣源是向氣墊導軌管腔內輸送壓縮空氣的設備。要求氣源有氣流量大、供氣穩(wěn)定、0.1mm以上。試驗原理:恒或在某方向上守恒，即 mv=恒量 (1)iim1、m2的滑塊來碰撞〔4.1.2-1〕，假設無視氣流阻力，依據(jù)動量守恒有mv110

mv220

mv11

mv22

(2)灰；一般非彈性碰撞用一般金屬如合金、鐵等，無論哪種碰撞面，必需保證是對心碰撞?！?〔2〕中矢量v可改成標量 ， 的方向由正負號打算，假設與所選取的坐標軸方向一樣則取正號，反之，則取負號。完全彈性碰撞完全彈性碰撞的標志是碰撞前后動量守恒，動能也守恒，即mv

mv

mv

(3)110

220

11 221/2mv2110

1/2mv2220

1/2m1

v21/2mv21 22

(4)〔3〕、〔4〕兩式可解得碰撞后的速度為(mm)v 2mvv 1 2 10 220 (5)1 mm1 2(m m)v 2mvv 2

1 20mm1

110 (6)v20=0，則有(mmv 1 2

)v10 (7)1 mm1 22mvv 110 (8)2 mm1 2

p p0 1p p

mv (mv

mv)動量損失率為 △p/

0 = 110 11 22

(9)E E

mv110能量損失率為 0完全非彈性碰撞

0 1 (10)E010同一速度運動，即為完全非彈性碰撞。在完全非彈性碰撞中，系統(tǒng)動量守恒，動能不守恒。mv110

mv220

(m1

m)v (11)21在試驗中，讓v =0，則有mv110

(m1

m)v (12)2mv= 1

v10 (13)mm1 2

(mm)v動量損失率: △p/p0

=1- 1 2 mv

(14)110動能損失率:

m2 (15)0一般非彈性碰撞

mm1 2一般狀況下，碰撞后，一局部機械能將轉變?yōu)槠渌问降哪芰?，機械能守恒在此狀況已不適用。牛頓總結試驗結果并提出碰撞定律：碰撞后兩物體的分別速度v2

v與碰撞前11兩物體的接近速度成正比，比值稱為恢復系數(shù)，即 e=v2v1v v20 10e由碰撞物體的質料打算。E0<e<1e=1時，為完全彈性碰撞；e=0時，為完全非彈性碰撞。試驗內容及數(shù)據(jù)爭論三種碰撞狀態(tài)下的守恒定律m1、m2m1>m2m1、m2的質量〔包括擋光片〕m2置于兩光電門之間〔兩光電門距離不行太遠〕，m1m2m1通過第一個光電門的時間Δt10和經(jīng)過其次個光電門的時間Δt1m2通過其次個光電門的時間Δt2，重復五次，記錄所測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表格自擬，計算△p/p、△E/E。分別在兩滑塊上換上尼龍搭扣，重復上述測量和計算。分別在兩滑塊上換上金屬碰撞器，重復上述測量和計算。驗證機械能守恒定律〔1〕a=0m、m’、me、s、v1、v2mgs和動能增量1/2(mm”mv2v2)，重復五次測量，數(shù)據(jù)表格自擬。e 2 1h，sinα＝h/L〕，重復以上測量。數(shù)據(jù)記錄完全彈性碰撞一般非彈性碰撞完全非彈性碰撞總結(誤差分析,建議)由三張表格可以看出在完全彈性碰撞，完全非彈性碰撞，一般彈性碰撞時△p/p在誤差范圍內均約等于0。由此可以證明系統(tǒng)動量守恒。第一張表格(即完全彈性碰撞)可以看到△E/E0，由此可以看出完全彈性碰E/E可以看出一般彈性碰撞與完全非彈性碰撞市系統(tǒng)能量均有損失，并且完全非彈性碰撞時能量損失最大。1。完全非彈性碰撞時的0。關動畫。建議下次改進。思考題碰撞前后系統(tǒng)總動量不相等，試分析其緣由。有可能沒有